Mappare il cancro con un algoritmo

ALGORITMI per tracciare la mappa dello sviluppo del cancro. Per comprendere, studiando i rapporti di causa-effetto tra le mutazioni genetiche, come la malattia evolve e cambia geneticamente nel tempo. Questo fa il protocollo bio-informatico PiCnIc, Pipeline for Cancer Inference, e più in dettaglio Capri, Cancer Progression Inference, uno degli algoritmi di PiCnIc  messo a punto da ricercatori italiani del Dipartimento di informatica sistemistica e comunicazione dell’Università di Milano-Bicocca,  in collaborazione con la New York University e con l’Istituto Catalano di Oncologia, recentemente descritto in uno studio pubblicato su Pnas.  

Tracciare la mappa del tumore. Un algoritmo è una procedura per risolvere un problema complesso attraverso una serie di passaggi elementari: "PiCnIc è un sistema computazionale, cioè un insieme di algoritmi che elaborando una enorme quantità di dati genetici è in grado di suggerire quali siano gli eventi che si susseguono nel corso dell’evoluzione di una tipologia di cancro" spiega Marco Antoniotti, professore associato di informatica alla Bicocca e uno degli autori della pubblicazione. "E' uno dei più sofisticati ed efficienti protocolli informatici oggi a disposizione per ricostruire la progressione della malattia oncologica. L’ultimo pezzo di PiCnIc è Capri, l’algoritmo che abbiamo sviluppato noi recentemente e pubblicato. Mentre il patologo" riprende l’esperto "analizza l’istologia dei tumori, cioè immagini ferme della malattia al momento della diagnosi, con strumenti informatici che utilizzano dati genetici noi possiamo tracciare la mappa della progressione di un tumore che nel tempo cambia profilo genetico".
 
Profili americani e catalani. Dal database statunitense The Cancer Genome Atlas   e dall’Istituto Catalano di Oncologia di Barcellona, gli autori hanno raccolto i dati dei profili genetici, estratti con tecniche avanzate di sequenziamento del Dna, di 120 pazienti affetti da tumore del colon-retto. Per tutti è stato estratto il profilo mutazionale, cioè l’elenco dei geni che risultavano modificati: sostanzialmente  una “fotografia” genetica del tumore al momento della diagnosi, che è diverso da individuo a individuo visto che non tutti scoprono la malattia nella stessa fase: "Si sa che alcuni pazienti hanno alcuni geni mutati, altri pazienti hanno altri geni mutati, e che alcune mutazioni sono più frequenti di altre" spiega Antoniotti - .Ecco noi supponiamo che queste mutazioni si verifichino prima nel corso dell’evoluzione del tumore. L'algoritmo Capri, utilizzando una teoria probabilistica di causalità tra mutazioni genetiche e analizzando i geni a due a due, ci permette di costruire relazioni di precedenza tra le mutazioni coinvolte in una tipologia di cancro e di ricostruirne il tracciato. In questo caso del cancro del colon-retto".

Mappe sempre più precise. Ma la procedura utilizzata da PiCnIc e Capri è applicabile a ogni tipo di cancro. È stato già avviato in effetti uno studio sulle leucemie e per il futuro gli autori contano di processare, con gli stessi algoritmi già messi a punto, altre malattie oncologiche, il cancro della mammella, del rene…  Il passo ulteriore? "Passare dalla mappatura di un tipo di cancro a quella di un singolo tumore di un singolo paziente, sviluppando nuovi algoritmi e processando i dati genetici non di diversi pazienti ma di popolazioni cellulari interne alla singola massa tumorale - conclude Antoniotti - . Il senso? Per esempio quello di capire perché alcuni tumori reagiscono a determinate terapie ed altri no, e aggiungere tasselli di conoscenza alla messa a punto di terapie personalizzate".