Un nuovo progetto di ricerca mira ad accelerare l'erogazione di trattamenti antitumorali personalizzati utilizzando gli smartphone per elaborare i dati mentre i loro proprietari dormono.

I ricercatori dell'Imperial College di Londra stanno lavorando con la Fondazione Vodafone per reclutare persone che donano la potenza dei loro smartphone ed eseguono una semplice app, che può aiutare a svolgere la ricerca durante la notte.

Il progetto sfrutterà la potenza di elaborazione di migliaia di smartphone che, quando combinato, può analizzare enormi volumi di dati in meno tempo di quanto impiegherebbe un supercomputer, e ad una frazione del costo delle piattaforme di cloud computing.

Gli smartphone contengono un'enorme quantità di potenza di calcolo necessaria per eseguire qualsiasi cosa, dalla posta elettronica alle app di streaming di musica e video, ma sono per lo più inattivi mentre gli utenti collegano i loro telefoni per caricare durante la notte.

Progetto Droga

Nell'ambito del progetto "DRUGS" (Drug Reposition Using Grids of Smartphones), un team guidato dal Dr. Kirill Veselkov nel Dipartimento di Chirurgia e Cancro dell'Imperial ha progettato un algoritmo che suddivide enormi set di dati in piccoli blocchi che possono essere analizzati.

Gli utenti scaricano l'app DreamLab sul telefono e la eseguono per sei ore durante la notte mentre il telefono si ricarica.

Mentre dormono, l'app scarica un pacchetto di dati di dimensioni ridotte (circa 5 MB) e utilizza i processori del telefono per eseguire milioni di calcoli, prima di caricare i risultati e cancellare i dati.

L'app è già stata utilizzata da ricercatori in Australia per elaborare i dati sul cancro al pancreas, ma questo progetto sarà la prima volta che verrà utilizzato in Europa.

Utilizzando l'approccio basato sulla folla per lavorare su dati disponibili pubblicamente sui geni del cancro e sulle interazioni farmacologiche, i ricercatori dell'Imperial sperano di accelerare significativamente la ricerca sul cancro identificando nuove combinazioni di farmaci che potrebbero essere più efficaci nella lotta contro i tumori nei singoli pazienti.

In definitiva, l'utilizzo di questo approccio di elaborazione mobile basato su cloud potrebbe ridurre drasticamente il tempo necessario per analizzare tali enormi quantità di dati. Un computer desktop con un processore a otto core in esecuzione 24 ore al giorno impiegherebbe 100 anni per elaborare i dati. Ma una rete di 100, 000 smartphone in esecuzione sei ore a notte potrebbero fare il lavoro in soli tre mesi.

Professor David Gann CBE, Vicepresidente (Innovazione) presso l'Imperial College di Londra, ha dichiarato:"Grazie allo sfruttamento della potenza di calcolo distribuita, DreamLab sta aiutando a rendere la medicina personalizzata una realtà.

"Questo progetto dimostra come le innovative partnership di ricerca di Imperial con partner aziendali e membri del pubblico stiano lavorando insieme per affrontare alcuni dei maggiori problemi che affrontiamo oggi, generando un reale impatto sociale."

Andrew Dunnet, Direttore presso Fondazione Vodafone, ha dichiarato:"Vogliamo incoraggiare le persone in tutto il Regno Unito a diventare eroi durante la notte nella lotta contro il cancro.

"I clienti Vodafone e gli utenti di altre reti possono utilizzare i propri smartphone per consentire l'elaborazione di enormi volumi di dati.

"Ciò significa che l'Imperial College di Londra sarà in grado di accelerare la ricerca sul cancro tanto necessaria nel Regno Unito".

Mutazioni genetiche e cancro

La speranza è che, piuttosto che un approccio per tentativi ed errori di testare le combinazioni di farmaci antitumorali per vedere quale funziona meglio per un paziente, approcci basati sui dati come questo potrebbero aiutare a identificare combinazioni di farmaci da utilizzare in base al genotipo del cancro stesso.

Il Dr. Veselkov ha dichiarato:"Attualmente stiamo generando enormi volumi di dati sanitari in tutto il mondo ogni giorno, ma solo una parte di questo viene utilizzata. Sfruttando la potenza di elaborazione di migliaia di smartphone, possiamo attingere a questa risorsa inestimabile e cercare indizi nei set di dati.

Utilizzando pubblicamente disponibili, dati di ricerca anonimi tratti da diverse fonti, il team Imperial ha progettato un algoritmo per esplorare come queste mutazioni interagiscono potenzialmente con altri geni". questo potrebbe aiutarci a fare un uso migliore dei farmaci esistenti e a trovare combinazioni più efficaci di farmaci su misura per i pazienti, e migliorare i trattamenti".

L'algoritmo testa tutte le possibili combinazioni di interazioni gene-gene sulla base dei dati esistenti di quasi un milione di campioni di cancro in tutto il mondo, in rappresentanza di 30, 000 e 50, 000 mutazioni tumorali uniche.

Questo tipo di analisi aiuta a "stratificare" i pazienti in gruppi, cioè quelli che hanno mutazioni simili, o interazioni genetiche in comune - basate sulla composizione genetica del loro cancro, piuttosto che una classificazione basata sul tipo di cancro che hanno, o quanto è avanzato.

Esplorare le connessioni

L'algoritmo elabora anche i dati per le interazioni note per migliaia di farmaci registrati, mostrando con quali geni e proteine ​​interagiscono - per esempio, alcuni farmaci possono sottoregolare una proteina che è nota per essere sovraregolata da una specifica mutazione del cancro.

Questi dati includono farmaci antitumorali e farmaci riutilizzati inizialmente progettati per un'altra indicazione. Un esempio è il citrato di sildenafil, un composto che è stato originariamente progettato come farmaco cardiovascolare, ma ora è usato per trattare la disfunzione erettile.

Sovrapponendo i risultati, il team spera di creare un quadro più chiaro di quali combinazioni di farmaci siano più adatte ai pazienti, in base alle loro mutazioni.

In futuro, l'approccio potrebbe includere dati farmacologici sugli effetti dei farmaci e sulle interazioni tra farmaci, per generare informazioni ancora più dettagliate su quali combinazioni e dosi di farmaci possono funzionare meglio per i pazienti.

Il Dr. Veselkov ha aggiunto:"Ogni malato di cancro nel Regno Unito potrebbe sottoporsi al test del DNA entro il prossimo decennio. La sfida è come utilizzare i dati dei pazienti per una selezione della terapia più personalizzata.

"In questo entusiasmante progetto di collaborazione con Vodafone, abbiamo implementato e implementato gli algoritmi di apprendimento automatico sui telefoni cellulari per simulare l'effetto delle mutazioni del cancro e dei farmaci sui circuiti molecolari intracellulari.

"I risultati faranno luce su possibili terapie multi-farmaco contro le reti molecolari interrotte piuttosto che su specifiche mutazioni nei singoli pazienti oncologici".