Piastrine. Simulazione al computer ne descrive la reazione a traumi e farmaci

Ogni persona ha piastrine che si comportano in maniera diversa in risposta ai segnali dell’organismo, ogni paziente cardiopatico ha una risposta diversa ai farmaci che si usano per curarlo. Ma come si fa a prevedere queste incognite, importanti per il trattamento? Secondo un team dell’Università della Pennsylvania basta avere un computer abbastanza potente. In uno studio pubblicato sulla rivista Blood, infatti, alcuni ingegneri biomedici ed ematologi hanno dimostrato come disponendo di una copia ‘virtuale’ del sangue del paziente si possano simulare le conseguenze di un attacco di cuore causato da un trombo in un’arteria coronarica – ad esempio – o anche capire se e come un farmaco come l’aspirina potrebbe essere utile a ridurre tale blocco.
 
“Le piastrine sono come piccoli calcolatori, capaci di cogliere i segnali e prendere decisioni di conseguenza”, ha spiegato il primo autore Scott Diamond, docente di ingegneria chimica e biomolecolare alla School of Engineering and Applied Sciencedella Penn. “Volevamo capre come potevamo rilevare le piccole differenze nel comportamento di questi piccoli elementi che rendono ognuno di noi unico. Per farlo potevamo facilmente prelevare una buona quantità di sangue dall’organismo dei pazienti, cosa che invece non avremmo potuto fare con altri tessuti”.
Questi campioni sono poi stati analizzati in laboratorio con una nuova tecnica chiamata ‘pairwise agonist scanning’, capace di considerare contemporaneamente la risposta cellulare a complesse combinazioni di stimoli simultanei. “In questo modo abbiamo osservato come le piastrine di tre diversi donatori potessero generare una massiccia quantità di dati a seconda di come le cellule di ognuno di loro rispondeva a diversi tipi o coppie di agenti attivanti”, ha approfondito Diamond. “A partire da questi risultati è stata poi creata una rete neurale, ovvero un modello matematico basato sui dati di ogni paziente, capace di evolversi nel tempo e dunque predire le risposte cellulari”. Un modello di questo tipo è capace di processare insieme input e output.
Con questo tipo di simulazioni al computer gli scienziatisono riuscisti a prevedere il comportamento delle piastrine, ma non solo. Gli scienziati ne hanno infatti anche verificato i risultati: usando strumenti realizzati con la tecnologia dei microfluidi, hanno osservato come ogni campione di sangue – sia arterioso che venoso – rispondesse a diversi farmaci, confermando che le previsioni del modello erano in accordo quasi perfetto con i risultati reali. “Abbiamo anche identificato grazie al computer la resistenza di uno dei pazienti all’aspirina”, ha aggiunto Diamond. “Inoltre, la simulazione è stata capace di scoprire una mutazione genetica in un particolare punto del Dna, prima ancora che potessimo sequenziale il gene incriminato”.
 
Lo sviluppo delle equazioni e degli algoritmi capaci di fare tutto ciò potrebbe essere molto utile per predire il rischio clinico di alcune terapie, la risposta ai farmaci, nonché alcuni meccanismi delle malattie stesse. “Finora abbiamo usato questo tipo di nozioni solo per predire come cambierà il tempo meteorologico o simulare il movimento dell’aria intorno a un aeroplano”, ha concluso lo scienziato. “Nella medicina cardiovascolare invece possiamo usarlo per studiare il flusso sanguigno, in aree di ricerca come quelle che riguardano la perdita di sangue a seguito di traumi, gli infarti, gli ictus, le trombosi profonde. E in questo modo prevenire o migliorare la cura di queste patologie”.
 
Laura Berardi