internet, salute

Folding@home, la ricerca sul cancro si fa da casa

La scuola di informatica dell’Università di Stanford è famosa per i programmi di studio innovativi. Percorsi che intersecano materie eterogenee, alla ricerca di un quid che agli specialisti, semplicemente, sfugge. Marissa Mayer, amministratore delegato di Yahoo e tra i primi venti dipendenti di Google, si laureò lì in Sistemi Simbolici: un curriculum che comprende informatica, linguistica, psicologia, comunicazione, statistica. Spiegò Mayer, ripensando al cambio di facoltà dopo un anno a Medicina: “Fino a quel momento studiavo le stesse cose che avrei potuto approfondire nel Wisconsin”. Ma era in California, e non c’era motivo di pagare la retta di una delle università più care d’America senza imparare qualcosa di veramente nuovo. La scelta si rivelò vincente.

UNA STORIA AMERICANA – La cittadina di Stanford si trova nella San Francisco Bay. Confina con Palo Alto, dove hanno sede alcune delle principali aziende informatiche Usa. Compagnie come Facebook, Linkedin, Amazon, ma anche realtà come l’American Institute of Mathematics e il Mental Research Institute, che diede i natali a una famosa scuola di psicoterapia. Palo Alto fu fondata da Leland Stanford per creare un’università in memoria del figlio morto di tifo a 15 anni. Pare che il magnate avesse chiesto – e ottenuto – di mettere al bando l’alcol, causa di non pochi problemi di salute e ordine pubblico nella zona.

Il legame tra l’ateneo e la medicina si fece via via più solido. Dall’humus che ha dato vita a uno dei più straordinari agglomerati tecnologici della storia, non poteva non nascere innovazione anche in campo sanitario.

Fu così che nel 2000, sotto la guida del professor Vijay Pande, vide la luce il progetto Folding@Home. L’idea è che chiunque può dare un contributo alla conoscenza semplicemente mettendo a disposizione il proprio personal computer.

Non si tratta, per la verità, di un assunto nuovo. Il “calcolo distribuito” nacque più di 50 anni orsono in ambiente accademico e ha trovato applicazione in diversi ambiti, consentendo una flessibilità decisamente maggiore rispetto a quella offerta dai mega-elaboratori di atenei e centri di ricerca. Non solo. Ripartendo i compiti sulla base delle singole esigenze di ricerca, si ottiene un risparmio che consente di impiegare le potenze maggiori solamente per le operazioni di particolare complessità, riducendo gli sprechi e allocando meglio le risorse disponibili.

Stanford si gettò nella partita dando vita al progetto Folding at Home, focalizzato sulla ricerca medica. Nonostante la versione dell’università californiana si caratterizzi per alcune peculiarità, assomma le caratteristiche principali degli altri progetti simili come, ad esempio, Rosetta@home.

IL PROGETTO DI RICERCA – Le proteine sono alla base della vita. Ma per svolgere il proprio compito, la lunga catena di amminoacidi che le compone deve ripiegarsi su se stessa infinite volte in strutture tridimensionali, interagendo con l’ambiente circostante fino ad assumere una conformazione che coniughi funzionalità ed economia di spazio. Un processo che avviene milioni di volte al giorno e in tempi ridottissimi: analizzarlo, si ritiene, può essere la base per trattare patologie fino ad oggi incurabili. Se i meccanismi di correzione non funzionano e il processo non va a buon fine (come accade raramente, per la verità) la proteina deforme che si viene a creare può innescare processi patologici, tra cui molti tipi di cancro, ma anche l’Alzheimer e il Parkinson.

Ma lo studio delle strutture tridimensionali è complesso. In assenza di un modello teorico che spieghi il ripiegamento (chiamato in inglese folding)  in maniera esaurientegli scienziati hanno provato a simulare quello che accade nella realtà con l’utilizzo di un calcolatore, per trarne conclusioni empiriche.

Studiare il processo di folding richiede potenze di calcolo enormi, e neanche i supercomputer delle università come Stanford sono sufficienti, perché spesso condivisi tra i dipartimenti di medicina, fisica, astronomia e matematica. Perché, allora, non sfruttare gli elaboratori domestici?

DIRIGERE IL TRAFFICO – Si tratta, ovviamente, di un contributo volontario. Alla base di tutto c’è una sorta di afflato ideale, la scelta di un cittadino di dare una mano alla ricerca. A costo zero. Le motivazioni affondano spesso nella storia personale o familiare, ma non manca chi è mosso dal semplice amore per la scienza.

Il compito di ogni Pc connesso alla rete di Folding@home è quello di risolvere una parte dei calcoli (work units) in cui è stato diviso il problema oggetto di studio. Che si tratti della simulazione del ripiegamento di una proteina o degli effetti di una determinata molecola sull’organismo, ogni quesito può essere scomposto. C’è un tempo massimo per completare le work unit , sorta di compiti a casa hi-tech: i risultati confluiscono poi alla centrale operativa, sotto il controllo diretto dei ricercatori, che dirige il traffico e aggrega i dati.

COME PARTECIPARE AL PROGETTO – Partecipare al progetto richiede soprattutto la pazienza di ascoltare la ventola del pc girare al massimo: un problema risolvibile con un leggero sottofondo musicale. Il software si può scaricare facilmente da internet (clicca qui per il download dal sito dell’università di Stanford) ed è pronto per essere installato.

Nel giro di cinque minuti il computer diventa operativo, con una maschera che indica i progressi ottenuti. Il programma è impostato per lavorare con priorità bassa, e sfruttando solo la potenza inutilizzata dal processore. In pieno spirito americano, un sistema di punteggio tiene il conto del contributo fornito da ciascun utente, stilando una classifica di quelli più attivi: non c’è un premio in denaro, solo la consapevolezza di aver contribuito alla ricerca su alcuni dei grandi misteri della medicina moderna.

MEDICINA A DUE CORSIE? – Il ruolo dell’informatica nella cura della salute sta diventando rilevante. E le applicazioni della computer science in campo medico e biologico sono solo agli albori.  Le simulazioni tridimensionali ottenute da progetti come Folding@home sono utilissime agli scienziati per comprendere i meccanismi attraverso cui ci ammaliamo. Ma, al pari della mappatura del genoma, completata anni fa, ben lontane dall’essere sfruttate appieno.

Oltre alla diagnostica e ai robot, già usati da anni in sala operatoria, il futuro sarà l’analisi dei big data, che permette di confrontare le statistiche raccolte su campioni estremamente ampi di popolazione, rivedere la letteratura, fare inferenze, tutto alla ricerca di soluzioni sempre più raffinate e personalizzate. Anche IBM, con il progetto Watson Health si è lanciata nella partita. E la sede italiana del progetto sarà a Milano, in quell’Human Technopole nato sulle ceneri dell’area Expo.

Il problema è se, e quando, i risultati saranno a disposizione di tutti. La tendenza alla riduzione della spesa pubblica in ambito sanitario potrebbe condurre a due corsie, una super-moderna per le classi ad alto reddito, e un’altra, “normale”, per quelle a reddito medio-basso. Non è un buon motivo per rinunciare alla ricerca; ma lo è per inaugurare una riflessione schietta. Che dovrà, per forza di cose, coinvolgere anche la politica e le lobby farmaceutiche.

Antonio Piemontese
@apiemontese

(L’articolo originale è stato pubblicato su tiSOStengo del 28/10/2016)

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