Biotecnologie in digitale

Intervista a cura del Dott. Valentino Megale

Le biotecnologie non sono più materia solo del mondo accademico ma si stanno evolvendo in servizi e prodotti sempre più vicini agli utenti finali, ben oltre le sole applicazioni health. Ci hanno raccontato questa evoluzione due professionisti del settore che da anni fanno la differenza: il Dott. Marco Dotto, imprenditore internazionale e pioniere dei test genetici in Italia ed il Dott. Elia Stupka, ricercatore e Senior Director in data science e bioinformatica al Dana Farber Cancer Institute di Boston.

Marco, potresti raccontarci in breve di cosa ti occupi e cosa ti ha portato al tuo presente?

Dopo il liceo scelsi di entrare alla facoltà di Biotecnologie dell’Università di Padova, all’epoca probabilmente la migliore facoltà del settore nel nostro paese. Grazie a una borsa di studio dell’Università di Padova ho potuto poi proseguire il mio percorso accademico con un “Master of Science” negli Stati Uniti. Potevo scegliere qualunque dei 9 campus dell’ Università della California ma dopo vari tentennamenti tra Berkeley e San Diego (UCSD), ho scelto quest’ultima. Solo una volta lì ho scoperto che era anche la sede di quella che sarebbe diventata la più grossa multinazionale della genomica al mondo: Illumina Inc. L’anno in cui ero a San Diego, ogni giorno per andare a lezione passavo davanti al quartier generale di Illumina, che da 10 anni monopolizza il mercato dei sequenziatori di DNA di nuova generazione (NGS), quelli per capirci, che hanno permesso di abbassare il costo di sequenziamento di un genoma umano da qualche milione di $ a poche centinaia. I laboratori dove ho studiato, grazie alla partnership con Illumina, sono stati i primi al mondo ad avere accesso a queste nuove piattaforme di sequenziamento e questo probabilmente ha segnato il resto della mia carriera. Appena rientrato in Italia ho cercato l’opportunità giusta per fare della mia esperienza di tesi di laurea, un “progetto di applied/translational genomic science”. Il mio progetto lì ha riguardato la messa a punto e il lancio commerciale del primo servizio diagnostico basato su Next Generation Sequencing: il primo carrier test basato sulla tecnologia del sequenziamento genomico targettato. L’idea era davvero innovativa se si pensa che solo diversi anni dopo, negli Stati Uniti, sono nate aziende, ora multimilionarie, che commercializzano proprio questo servizio. Tuttavia il servizio a livello commerciale fu un flop, vuoi per i costi dell’analisi ancora molto elevati all’epoca, vuoi per il mercato italiano della genomica direct-to-consumer (DTC) assolutamente non maturo all’epoca (e forse anche oggi?).
Si era installata però nella mia mente la convinzione che la genomica potesse essere davvero una tecnologia incredibilmente “disruptive” per la salute e che il problema principale, soprattutto nel nostro paese, fosse la disponibilità e diffusione commerciale di servizi innovativi che sbloccassero il “potenziale del DNA”. Decisi quindi di iniziare la mia carriera da imprenditore dopo un master in management alla Business School CUOA (Vicenza) fondando Personal Genomics a Verona. Personal Genomics fu la prima azienda ad offrire in Italia il test prenatale non invasivo (NIPT) basato sull’analisi del DNA fetale circolante: il primo vero esempio di servizio di genomica di massa basato su Next Generation Sequencing. Quel mercato non esisteva in Italia nel 2012 e ora, vale decine di milioni di € di fatturato e decine di concorrenti hanno seguito la nostra strada. Nel mondo si svolgono attualmente decine di milioni di NIPT. Nel 2017 con l’exit, il controllo della società è passato ad una grande multinazionale (BiotechSOL, del gruppo SOL s.p.a.) per proseguire nel percorso di espansione estera degli innovativi servizi messi a punto da Personal Genomics. Da allora ho fondato altre tre società: Biodiversa, Sorgente Oncologia, e DNA Consulting con la stessa missione: rendere accessibile al mercato italiano le tecnologie genomiche più innovative per avere un impatto immediato sulla vita dei pazienti.

Il tuo percorso è emblematico: dalla ricerca accademica all’applicazione commerciale attraverso una startup. Con esso sembra ripercorrere l’evoluzione della genomica negli ultimi anni, diventata sempre più approcciabile da giovani imprenditori. Quanto la genomica e le biotecnologie attuali sono diventate “materia di lavoro” per le startup?

Le scelte che hanno guidato il mio percorso di vita dai laboratori universitari alle start-up alle exit tramite multinazionali che permettessero l’internazionalizzazione di servizi innovativi, sono legate alla consapevolezza che la scienza è utile principalmente nella misura in cui le invenzioni si traducono in servizi che risolvono problemi e rispondano a necessità corrette delle persone. Se un’innovazione (che si tratti di genomica o biotech in generale), non risponde ad una domanda del mercato, rimane un esercizio di stile e non produce altro che auto-referenziali pubblicazioni scientifiche (quando va bene). Ma oggi, più che mai, i laboratori di tutto il mondo stanno contribuendo a scoperte che hanno un impatto sempre più concreto soprattutto sulla vita dei pazienti. I decenni di pubblicazioni che descrivevano ogni possibile biomarcatore relativo a malattie genetiche o tumorali o neurodegenerative senza tradursi in terapie, ormai sono finiti, e l’industria, soprattutto quella biotech e farmaceutica, sta traducendo le scoperte in farmaci e terapie in modo sempre più rapido ed efficace. In quest’industria da diverso tempo le scoperte e le innovazioni non le fanno i grandi players ma le start-up che vengono da essi acquisite. L’innovazione ormai è sempre più legata al processo di open-innovation e le start-up sono la linfa vitale per i grandi players che poi distribuiscono sul mercato ciò che nasce nei laboratori.

Qual è il ruolo del digitale in genomica e biotecnologie e quanto ha contribuito ad innovare e ampliare l’accessibilità di questo campo?

Aver permesso ai computer di avere accesso alla marea di informazioni presenti nelle cellule permettendone la comprensione prima, e la manipolazione poi è stata una rivoluzione incredibile. Da quando le piattaforme di sequenziamento di nuova generazione hanno permesso di leggere il codice della vita in mondo sempre più veloce ed economico, si sono aperte infinite possibilità di scoperta legate alla capacità umana di comprendere cosa è nascosto in quel codice. In questo lavoro di comprensione e interpretazione, le tecnologie digitali sono sempre più fondamentali perchè l’estrema complessità della genomica, epigenomica, trascrittomica, proteomica e in generale della biologia dei sistemi complessi, è impossibile da decifrare ed analizzare senza pensare di applicare approcci basati sul digitale: big-data e intelligenza artificiale in primis.

Oggi le biotecnologie stanno attraversando un momento d’oro grazie a nuovi tool come Crispr per l’editing genetico e la biologia sintetica. Quali credi che saranno le principali novità nei prossimi anni e quali le sfide?

CRISPR, nelle decine di sue forme, è la migliore tecnologia attualmente disponibile per un certo tipo di gene editing, applicabile alla cura della maggior parte delle patologie che affliggono l’umanità. Pensare di poter in finalmente avere uno strumento, che permetterà tra pochi anni di risolvere qualsiasi difetto genetico ereditato o acquisito durante l’esistenza, è il sogno di ogni transumanista e l’impatto socio-economico oltre che sanitario sarà incredibile. Mi è capitato in diverse occasioni negli ultimi mesi di parlare con alcuni dei massimi esperti mondiali di tecnologie in ambito salute sia in Italia che all’estero, soprattutto a Boston e in California dove molte di queste tecnologie sono state inventate. Da tutti traspare la certezza che i principali problemi di salute che oggi affliggono l’umanità, hanno ormai le ore contate grazie alle tecnologie che sono state inventate e che si stanno mettendo a punto già oggi nei laboratori e aziende di tutto il mondo. La questione è semplicemente legata alla disponibilità di risorse e tempo. La domanda negli ultimissimi anni è cambiata: non ci si chiede più “se” ma “quando” e quale approccio sarà il più efficace. Ma il cambio di paradigma e la consapevolezza che le tecnologie di reverse-aging siano la risposta nel lungo termine, è una novità anche nella comunità scientifica, corporate, pharma e soprattutto dei player secondo me più importanti nel futuro che sono le nuove mega “start-up” nate da progetti innovativi di imprenditori visionari e finanziate dai techno-filantropi. Nel biotech più che una nuova Bayer/Roche/Novartis, penso serva una nuova “SpaceX”. Per portare le tecnologie al mercato, la risorsa scarsa è sempre il visionario che inizia una rivoluzione, non tanto inventando la nuova innovativa tecnologia, ma facendo convergere attorno ad essa finanze, media, cervelli ed il giusto hype per un progetto visionario che usi la tecnologia per risolvere un grosso problema che affligge miliardi di persone, come appunto l’aging.

Elia, durante il mio viaggio a Boston ho avuto la fortuna di conoscerti assieme alle tue tantissime attività: ricerca, imprenditoria, advising scientifico e persino supporto a iniziative non profit. Potresti riassumere il caleidoscopio della tua carriera e come questa incontra i tuoi obiettivi di vita?

Viviamo in un periodo storico unico: da un lato la tecnologia ha trasformato ogni momento della nostra vita quotidiana, dall’altro il modo della salute, per molti versi, e per la gran parte delle persone su questo pianeta, rimane fin troppo simile a quello vissuto dai nostri nonni. Da quando ebbi la fortuna di partecipare al progetto del sequenziamento del genoma umano, mi resi conto che per trasformare veramente la vita dei pazienti avrei avuto veramente molto da imparare. Da un lato le diverse discipline: dalla biologia all’informatica, dalla medicina all’etica. Dall’altro i modelli organizzativi ed economici molto distanti fra loro che compongono il mondo della salute: dallo sviluppo dei farmaci (aziende farmaceutiche), della cura dei pazienti (ospedali) e quello della spesa medica (la salute pubblica e/o le assicurazioni mediche). A loro si affiancano in maniera sempre più cospicua fondazioni e organizzazioni senza scopo di lucro, dalle associazioni dei pazienti, alle grandi no profit come Bill and Melinda Gates Foundation. E l’unico vero modo di imparare è rischiare, è tentare con i propri neuroni e le proprie mani. Così la mia carriera mi ha portato spesso a partire da un “posto fisso”, che per molti era un punto di arrivo (come la posizione che avevo alla University College London) e vederli come momenti in cui costruire, capire, imparare e poi cercare la prossima sfida. Questo mi ha portato ad attraversare il mondo accademico, ospedaliero e industriale. Le molte sfide che stiamo ancora affrontando mi hanno poi fatto rendere conto che la gran parte dei modelli nuovi e dirompenti potevano nascere più facilmente nell’ambito delle start-up, siano esse for profit, social venture o non profit. E’ così anche in quell’ambito, fatto il lavoro “diurno”, dedico qualche ora la mattina presto o la sera ad aiutare nuove realtà in questi ambiti, spesso facendo il “jolly” in base a quel che serve a loro in quel momento, spesso un aiuto riguardo il business model (la cui complessità viene sempre sottovalutata in ambito salute), o il reperimento di investitori, o una apertura a clienti una volta che il servizio/prodotto e’ pronto. Una delle cose più belle del mondo salute è che, alla fine, tutte le teorie, tutti i modelli, e tutte le entità devono raggiungere un obiettivo simile e in fondo “semplice”: migliorare la vita delle persone. Il mio obiettivo di vita? Semplice! Mettere insieme questi mondi e queste esperienze per arrivare a un mondo in cui tutte le malattie siano prevenute o curate!

Pensiamo a Boston come una delle città innovative degli Stati Uniti grazie a centri quali l’MIT o il Boston Children’s Hospital. Cosa rende questo sistema così innovativo e competitivo? Dal punto di vista sanitario, se dovessimo confrontarlo con quello italiano, cosa dovremmo imparare per migliorare il nostro e qual è il ruolo della digital health in questo senso?

Boston ha fondamentalmente creato, ad un livello esponenziale, il concetto di “hub”. Nell’arco di pochi chilometri ha riunito moltissime Università (tutti pensano a Harvard e MIT, ma va ricordato che ci sono 114 Università nel Massachusetts!!!), tutte (ma proprio tutte) le top pharma del mondo, il secondo sistema di venture capital al mondo dopo la Silicon Valley, ma il primo in ambito salute (quasi 10 miliardi investiti solo nel 2017!), gli incubatori di startup più grandi al mondo. Ma forse la chiave di lettura più interessante e’ che tutto questo sistema ruota intorno a una semplicità di relazioni umane rara da trovare in Europa o in Asia: l’investitore, lo studente, e il VP di una grande pharma si trovano agli stessi bar, a bere un caffè e parlare del prossimo progetto, senza barriere culturali o di gerarchia. E’ sanno benissimo che tre anni dopo i ruoli potrebbero essere invertiti, per la grande sete di imparare che condividono le persone in questo ambiente. Dal punto di vista sanitario la verità è che dovremmo apprezzare molto di più il sistema sanitario eccellente del quale godiamo in Europa, e anche in Italia. Da Europeo per me è ancora molto difficile capire come una nazione così ricca possa avere un’epidemia che porta alla morte di così molte persone da oppioidi, oppure come alcuni colleghi medici possano avere turni da 70 (!!) ore al lavoro, piuttosto che, banalmente, quanti giovani ragazzi non abbiano le cure più basilari a loro disposizione. Teniamoci caro e stretto il nostro sistema sanitario nazionale che oltre ad assicurare la salute della popolazione, è uno dei motori di equità socio-economica fondamentali, che permette alle persone di risalire le chine che la vita prospetta loro di tanto in tanto, invece che precipitare in dei baratri senza fondo come accade troppo spesso negli Stati Uniti.
D’altro lato la grande innovazione inizia ad avere degli impatti interessanti dai quali dovremmo imparare. Da un lato, per esempio, trovo che il ruolo sempre più comune dei “physician assistant” o “patient navigators”, cioè di persone che svolgono un ruolo a metà fra quello dell’infermiere e quello del medico, abbia un impatto molto positivo sul sistema sanitario americano, perché sono persone che hanno più tempo del medico per comprendere a fondo la storia del paziente a tutto tondo, che possono supportare il medico in molti aspetti e che, in questo sistema sempre più complesso, possono aiutare il paziente e il medico a prendere le decisioni più consone alla situazione.
Dal punto di vista digital health siamo appena agli albori, però chiaramente tutto il lavoro fatto negli ultimi anni sui “patient reported outcomes” sta dimostrando quanto sia fondamentale ingaggiare il paziente tramite app negli archi di tempo (che sono la maggioranza!) in cui non vedono il medico e non sono in ospedale. Gli studi degli ultimi anni parlano chiaro: i pazienti affetti da tumori che sono ingaggiati quotidianamente e riportano i propri sintomi vivono più a lungo. Molte nuove aziende stanno facendo passi da gigante nel creare comunità ingaggiate di pazienti, fondamentali per capire rapidamente se si e’ curati bene o male, se ci sono alternative utili. Il paziente sta, finalmente, diventando il centro di un ecosistema di servizi e progetti, ma ci vorrà ancora del tempo per renderlo una realtà globale. E in questo ambito i sistemi sanitari nazionali a volte sono un po’ più complessi e rigidi da evolvere.

Il tuo lavoro è profondamente influenzato dal digitale, tra cui spicca l’intelligenza artificiale. Come utilizzi l’IA nel concreto delle tue attività? In questo ambito quanto e cosa dipende ancora fortemente dall’uomo e cosa viene gradualmente delegato all’intelligenza artificiale?

Ormai e’ difficile pensare ad un ambito nel quale non venga usata, in qualche modo, l’intelligenza artificiale. Nel mio lavoro, al Dana-Farber Cancer Institute, la linea di demarcazione fra macchina e uomo e’ abbastanza chiara e semplice: usiamo dati e algoritmi ogni giorno in mille ambiti, ma solo a supporto delle decisioni dei medici. Penso che nei media venga esaltata molto la possibilità di rimpiazzare gli uomini con le macchine, quando in realtà il grosso del lavoro e’ usare algoritmi per rendere la vita dei medici più efficiente, smistare informazioni, eliminare rumore inutile, concentrare l’attenzione sulle decisioni importanti e sul rapporto umano col paziente. Nello specifico usiamo molta IA (deep learning, neural nets, ecc) in tre ambiti: genomica, immagini (di tessuti tumorali per esempio), e testo (natural language processing dagli appunti dei medici). Gli ambiti fondamentali dell’innovazione in ambito medico (IA abbinati anche a robotica e miniaturizzazione delle tecnologie) in futuro saranno quelli di permettere ad ogni paziente, ovunque esso sia di avere un processo diagnostico sofisticato e rapido, anche alla farmacia sotto casa (genomica e non solo), e di avere rapidamente un percorso terapeutico personalizzato proposto in base alla diagnostica che includa tutti i clinical trial per nuovi trattamenti a cui potrebbe avere accesso gratuitamente, e di poter calcolare il beneficio economico per il servizio sanitario nazionale, tutto in automatico. Semplice, no?