Glioblastoma

Intelligenza artificiale e cervelli virtuali in 3D sono tra gli innovativi approcci messi a punto dai ricercatori di Università Cattolica e Policlinico Gemelli

Più informazioni disponibili sulla struttura, la patogenesi e le caratteristiche cellulari del tumore, maggiore accuratezza nella diagnosi, migliore pianificazione delle procedure chirurgiche: la tecnologia può far fare un salto di qualità nello studio e nella gestione del glioblastoma, un’aggressiva patologia oncologica cerebrale. Molti sono gli studi pubblicati negli ultimi anni che riguardano l’intelligenza artificiale e altri approcci all’avanguardia applicati all’ambito biomedico, tra cui quelli portati avanti dagli esperti dell’Università Cattolica, Campus di Roma, e dalla Fondazione Policlinico A. Gemelli. Infatti, il Policlinico Gemelli, per volume di pazienti trattati, è tra i primi centri di riferimento in Italia per il trattamento del glioblastoma.

IL CERVELLO: LA ‘CENTRALINA’ DEL CORPO UMANO

Il cervello è l’organo più complesso dell’organismo umano: sede delle funzioni intellettive e del movimento, responsabile della percezione del mondo esterno grazie ai sensi, centro di controllo del comportamento, del linguaggio e dell’elaborazione delle emozioni. Quando queste funzioni vengono inficiate, per la persona colpita e chi gli sta accanto la vita diventa molto complicata. Questo può accadere per danni al tessuto, come ad esempio nel caso di ictus ischemico, ma anche a causa di malattie neurodegenerative e tumori cerebrali. Purtroppo, il cervello è un organo non facilmente raggiungibile (sia che si parli di chirurgia che di farmaci) e ha una limitata capacità di rinnovarsi: nel caso di una ferita sulla cute, le cellule della pelle impiegano pochi giorni a rigenerarsi; ma se la lesione riguarda le cellule cerebrali la situazione è molto diversa.

IL GLIOBLASTOMA

Tra le malattie che colpiscono il cervello va annoverato il glioblastoma (o astrocitoma di IV grado), un tumore aggressivo, a rapida crescita e ad alto tasso di recidiva, che invade il tessuto cerebrale ma generalmente non si diffonde a organi distanti. Può insorgere de novo o evolvere da un astrocitoma di grado inferiore: si tratta del tumore maligno più comune tra le neoplasie cerebrali (3-4 casi all’anno su 100.000 persone) e colpisce più di frequente tra i 55 e i 75 anni. È un tumore cerebrale devastante che può portare al decesso in pochi mesi. Chi riceve questa diagnosi viene solitamente sottoposto a uno o più interventi chirurgici per rimuovere il tessuto tumorale, a cui seguono chemioterapia e radioterapia. Nonostante ciò, le recidive sono molto comuni, principalmente a causa delle cellule tumorali che non vengono rimosse e che sviluppano una resistenza ai trattamenti. Inoltre, dato che il cervello è un organo funzionale, l’asportazione del tessuto canceroso, anche utilizzando tecniche di precisione, prevede un alto rischio di provocare deficit neurologici.

LA TECNOLOGIA (ITALIANA) AL SERVIZIO DELL’ONCOLOGIA

Data l’aggressività del glioblastoma, appare evidente la necessità di superare di migliorare la gestione clinica di questa forma tumorale. Un supporto alla medicina ‘classica’ può arrivare dalla tecnologia: negli ultimi anni, infatti, l’intelligenza artificiale si è ritagliata uno spazio nella ricerca biomedica e, con essa, anche altre tecnologie all’avanguardia. Degno di nota è il lavoro pubblicato sulla rivista Neurosurgery e coordinato dal dottor Giuseppe Maria Della Pepa, dirigente medico presso la Neurochirurgia di Fondazione Policlinico Universitario Agostino Gemelli IRCCS, e dal Professor Alessandro Olivi, direttore della UOC di Neurochirurgia di FPG e Ordinario di Neurochirurgia dell’Università Cattolica.

I ricercatori hanno sviluppato un sistema di intelligenza artificiale che consente di individuare, tra i pazienti affetti da glioblastoma, quelli più a rischio di recidiva precoce. Individuare quali particolari caratteristiche del paziente, associate tra loro, possono determinare recidive, può permettere ai medici di impostare strategie di trattamento personalizzate, scegliendo tra una terapia aggressiva o una conservativo-palliativa. Partendo da un ampio database creato ad hoc, comprendente i dati clinici di oltre 400 pazienti seguiti al Gemelli e all’Università di Udine, è stato sviluppato un algoritmo che può valutare come l’interazione di diversi parametri possa suggerire l’andamento del glioblastoma.

L'algoritmo è stato sviluppato dalla dottoressa Grazia Menna, una delle giovanissime specializzande in Neurochirurgia dell'Università Cattolica presso il Dipartimento di Neuroscienze, Organi di Senso e Torace della Fondazione Policlinico Universitario Agostino Gemelli IRCCS, di cui è direttore il Professor Alessandro Olivi. Lo studio è stato selezionato come miglior articolo di neuro-oncologia nel 2022 dal Congress of Neurological Surgeons americano.

Un altro interessante approccio sviluppato grazie alla collaborazione dei ricercatori degli istituti romani è quello basato sul cosiddetto “cervello avatar”: un modello virtuale e tridimensionale dell’organo che, tramite software particolari, consente di ‘navigare’ tra le varie aree cerebrali e di preparare l’intervento chirurgico al meglio, limitando i danni e predicendo l’esito clinico dell’operazione. Il termine tecnico per questa procedura è “presurgical planning” e si basa sull’utilizzo della risonanza magnetica, che permette di raccogliere immagini e, una volta elaborato il modello, di vedere a 360 gradi il cervello. Inoltre, è possibile sovrapporre l'immagine tridimensionale di un tumore come il glioblastoma, valutando così il suo volume nello spazio, e sovrimporre le cortecce cerebrali vicine e le aree del cervello preposte alle funzioni primarie: motilità, sensibilità, vista, linguaggio, memoria.

"Utilizzando la risonanza magnetica possiamo ricostruire un modello tridimensionale del cervello che permette al neurochirurgo di programmare la ‘traiettoria’ chirurgica, ‘navigando’ con particolari software nel cervello stesso, come in un ambiente tridimensionale. In questo modo il neurochirurgo capisce in anticipo come ‘evitare’ le strutture cerebrali più delicate, per esempio quelle vascolari, e ridurre i sanguinamenti intra-operatori, con un approccio totalmente personalizzato”, spiega la dottoressa Simona Gaudino, ricercatrice della sezione di Radiologia del Dipartimento di Scienze Radiologiche ed Ematologiche della Facoltà di Medicina e chirurgia delll’Università Cattolica e Responsabile UOSD Neuroradiologia Diagnostica dell'Advanced Radiodiagnostics Center (ARC) della Fondazione Policlinico Universitario Agostino Gemelli IRCCS.

"Oggi - conclude Gaudino - possiamo avvalerci anche di metodiche altamente specializzate che danno informazioni ultrastrutturali, cellulari, sulla neogenesi e sui neurometaboliti che contiene il tumore. Questo permette una maggiore accuratezza diagnostica, riveste un potenziale ruolo prognostico e risulta indispensabile nella pianificazione di una chirurgia che massimizzi l'outcome del paziente minimizzando gli effetti indesiderati".