La Sfida

La sfida, obiettivo del progetto, era quella di attivare una nuova modalità di collaborazione tra mondo della ricerca e dell’innovazione, in un’ottica di Open Innovation e condivisione della conoscenza, attraverso la messa a sistema dei vari player di mercato regionali operanti nel campo dell’oncologia, al fine di favorire un processo innovativo di migliore qualità per il sistema sanitario.

Per raggiungere tale obiettivo, si puntava alla creazione di un hub di sperimentazione regionale per l’identificazione precoce dei tumori, la caratterizzazione del profilo di resistenza e la creazione di terapie alternative per i pazienti che non rispondono alle terapie convenzionali.

Tre le traiettorie tecnologiche individuate dal progetto di ricerca presentato:

1. Sviluppo di approcci terapeutici innovativi personalizzati per la profilassi e/o la cura di malattie oncologiche;
2. Sviluppo di approcci non invasivi per la valutazione dei fattori di rischio attraverso sensoristica ambientale;
3. Sviluppo di soluzioni digitali per la diagnostica veloci ed accurate.

I processi di technology transfer necessitano di proattività e collaborazione tra tutti gli attori coinvolti: ricercatori, centri di ricerca, partner industriali e altri stakeholder chiave. Questo aspetto, centrale, richiede competenze strutturate e un approccio integrato, per tale ragione si è voluto costituire un network multidisciplinare che racchiude al suo interno sia i principali centri di eccellenza campani nel campo del life science, sia le competenze necessarie per la realizzazione del progetto e per l’attivazione dei processi di trasferimento tecnologico.

Le principali attività che la piattaforma si proponeva di realizzare erano:

• identificazione di biomarcatori metabolici associabili ad una specifica tipologia di tumore farmaco-resistente e individuazione dei pathway biochimici relativi al fine di evidenziare nuovi potenziali target farmacologici;
• sviluppo di metodiche diagnostiche precoci e preventive sulla base degli studi di metabolomica rivolti alla creazione di biosensori e kit diagnostici. Tale attività sarà integrata e supportata dai dati relativi alla clusterizzazione dei tumori effettuata attraverso analisi anatomopatologiche, cliniche e genetiche dei campioni provenienti da pazienti affetti dalle patologie tumorali d’interesse;
• monitoraggio remoto dei pazienti affetti dalle patologie oncologiche di interesse, al fine di rendere più efficace e significativa la raccolta delle informazioni diagnostiche e ambientali, migliorando nel contempo la qualità della vita e riducendo notevolmente i costi di ospedalizzazione;
• sviluppo di metodiche diagnostiche precoci e preventive utilizzando, su vasta scala, campioni biologici al fine di poter valutare l’eventuale azione etiopatogenetica verso la patologia oncologica di inquinanti ambientali ed alimentari;
• sviluppo di soluzioni digitali per favorire la riproducibilità delle informazioni e del contenuto informativo presente all’interno dei campioni biologici prelevati e dei dati diagnostici acquisiti.

In questo scenario, le tecnologie ICT potevano costituire un potentissimo strumento di integrazione, in grado di favorire non solo la raccolta e l’analisi dei dati diagnostico-sanitari, ma anche quello di favorire le relazioni sociali, lo scambio di esperienze e le conseguenti possibilità di arricchimento in termini di capacità di creare nuova conoscenza su base inferenziale da tali interazioni. A questo scopo erano ritenute vitali anche le connessioni tra pazienti, gruppi di studio, partecipanti a programmi speciali e sperimentazioni. Sono stati considerati anche i social media perchè in grado di assumere un ruolo essenziale in tale logica di integrazione per stabilire buone connessioni tra pari nel contesto di gruppi di pazienti omogenei dal punto di vista di dati raccolti, patologia e terapia.

L’intero ciclo di vita che doveva caratterizzare l’iniziativa passava quindi per l’analisi costante dello stato del paziente oncologico e dell’ambiente circostante o dei pazienti a rischio per familiarità o territorialità, nonché per la definizione di percorsi e protocolli di monitoraggio ed eventuali piani di cura, attraverso la raccolta costante di parametri clinici e non, l’elaborazione di tali parametri e l’intervento in caso di eventi sentinella. La raccolta dei dati diagnostici del paziente dovrà essere effettuata, quanto più possibile, tramite monitoraggio a distanza, con l’uso di dispositivi senza fili (sensori) selezionati secondo le differenti esigenze mediche (es. sfigmomanometro, termometro, holter, sonde di emo-analisi) oppure di controllo ambientale (es. sensori di rilevamento qualità dell’aria e dell’acqua, presenza di gas tossici, radioattività etc.) collegati a un centro servizi di raccolta attraverso le moderne tecnologie per il mobile Internetworking (WiFi, 3G, LTE). A partire dal Centro Servizi tali dati potranno essere trasmessi automaticamente ai gruppi di analisi e studio per il loro monitoraggio e interpretazione. Ciò può avere luogo attraverso un’interfaccia dove i medici e gli studiosi interessati possono prendere visione dei dati di ciascun paziente, creare ipotesi diagnostiche e correlazioni fra fattori di rischio, stabilendo la periodicità delle campagne di raccolta dei campioni, e individuando tempi e metodi per eventuali azioni terapeutiche e somministrazioni di farmaci. Con l’intento di non spersonalizzare il processo di studio e raccolta di informazioni ed evidenze diagnostiche, gli studiosi del Centro Servizi potranno colloquiare in caso di necessità con gli utenti coinvolti nelle campagne. Ogni comunicazione consentirà di aggiornare i dati raccolti e di trasferire ulteriori informazioni utili per la valutazione clinica.

A tutte le precedenti azioni, assistite da personale sanitario, si accosta il reperimento automatico di informazioni statistiche riguardo gli elementi raccolti, nonché l’efficacia delle eventuali azioni effettuate nel contesto delle campagne. Tutti i dati raccolti contribuiranno a un processo di valutazione “automatizzata” dello stato di salute del paziente e possono scatenare allarmi (eventi sentinella) che sono presi in carico e gestiti dal centro servizi. Il centro servizi potrà essere quindi in grado di classificare gli avvisi e fare l’analisi più adeguata coinvolgendo l’organizzazione che ha in carico la cura del paziente.

La grande mole di dati (definibili come HealthCare Big Data) raccolti a partire da tutti i pazienti, rappresenteranno un’occasione per creare uno spazio di interscambio di informazioni, scoperte, interpretazioni terapeutiche a partire da tecnologie e strumenti di big data analytics, che diventeranno strumenti essenziali per:

• effettuare analisi predittive, applicando modelli che possono condurre a una migliore comprensione delle esigenze dei pazienti;
• migliorare la qualità dei trattamenti;
• educare e incoraggiare l’adozione di stili di vita più salutari;
• individuare fattori di rischio ambientali e/o familiari;
• assicurare migliore cooperazione tra pazienti, professionisti, aziende e investitori nell’HealthCare.

Tale processo di evoluzione tecnologica accompagnerà i medici nel loro lavoro quotidiano riducendo i costi di ricerca di informazioni, di formazione e di aggiornamento, aumentando la diffusione delle conoscenze a disposizione degli operatori sanitari che implementano terapie e cure, migliorando l’efficacia delle stesse a beneficio della salute pubblica sul territorio regionale. Infatti, l’archiviazione massiva di storie cliniche, di dati relativi a diagnosi, ad uso delle community di medici che mettono a fattor comune i propri personali contributi quotidiani potrebbe contribuire a raffinare il processo di diagnosi, che comunque continuerebbe ad essere portato a termine da un unico professionista a cui il paziente si affida, ma con l’ausilio di equipe virtuali di cui il singolo professionista può essere parte.

La realizzazione del paradigma tecnologico individuato avrà un duplice obiettivo: da un lato, il complesso di azioni di ricerca industriale, sviluppo sperimentale e innovazione saranno finalizzate alla valorizzazione dei risultati della ricerca di base svolte dai partner del progetto, dall’altro verranno attivati processi di valorizzazione della ricerca orientati all’attivazione di percorsi di trasferimento tecnologico per l’industria. Infatti, oltre a consentire lo sviluppo di bio-marcatori in grado di individuare le diverse tipologie di tumore in fase preclinica, la realizzazione della piattaforma tecnologica genererà una serie di ricadute sul territorio regionale e nazionale individuate in:

• realizzazione di un sistema di post processing in grado di evidenziare nelle immagini acquisite all’interno del Laboratorio di Anatomia Patologica Marker Tumorali e Zone Calde, che permettano all’anatomopatologo di concentrarsi solo su specifiche aree di interesse e non sull’intera immagine;
• possibilità di refertazione automatica, tramite l’utilizzo di algoritmi certificati che non necessitano di supervisione da parte dell’anatomopatologo;
• sistemi di Decision Support System, per il supporto al personale medico sulla refertazione tramite l’utilizzo di algoritmi di machine learning per l’identificazione dei pattern;
• riproducibilità e condivisione del contenuto informativo relativo ai campioni, per permettere consulenze specialistiche di Second Opinion anche a specialisti localizzati in strutture territoriali distribuite;
• sistemi di supporto al lavoro dell’anatomopatologo, mediante l’integrazione con sistemi distribuiti (ad esempio: RIS, PACS, LIS, CCE, referti precedenti, video di prelievo del campione).

I principali beneficiari della piattaforma collaborativa, strutturata anche in accordo alla logica di evoluzione auto-organizzante dei social media, saranno principalmente gli attori campani, ma in un’ottica di globalizzazione e internazionalizzazione la piattaforma collaborativa realizzata si presterà ad essere punto di riferimento nazionale per la sperimentazione oncologica.

Si vuole, in ultimo, evidenziare che l’aggregazione che ha partecipato al bando regionale coglie un bisogno insoddisfatto che contraddistingue la criticità del sistema ricerca nella regione Campania: le difficoltà e le insufficienze per il trasferimento tecnologico dei prodotti della ricerca scientifica. Questo network investirà parte delle risorse che verranno acquisite per migliorare le prospettive della ricerca traslazionale e permettere una più facile utilizzazione nei percorsi di cura.
Lo scopo che si vuole raggiungere è quello di costruire un technology lab che diventi una struttura regionale in grado di attrarre la grande impresa (inclusa l’industria farmaceutica) sui prodotti della ricerca campana.

La Soluzione

Grazie alla ricerca condotta nei Dipartimenti di Informatica e di Medicina dell’Università degli Studi di Salerno (UNISA), coadiuvati da un team di specialisti di due aziende campane, è stata realizzata una piattaforma web a disposizione del mondo sanitario, della ricerca e degli stakeholders, che raccoglie informazioni, suggerisce valutazioni sulla base dei dati acquisiti secondo i canoni del “Machine Learning” e confronta immagini diagnostiche grazie ad algoritmi appositamente sviluppati.

La messa a punto di tale piattaforma è il risultato del Progetto SICED “System Innovation for Cancer Early Diagnosis” co-finanziato dal POR CAMPANIA FESR 2014-2020.

I Dipartimenti di Informatica e Medicina dell’Università degli Studi di Salerno, la Bollino IT S.p.A. e la capofila Nabacom S.r.l. hanno sviluppato e testato algoritmi di intelligenza artificiale basati su dati ottenuti da dataset genetici di pazienti con tumore al pancreas. La piattaforma consentirà l’inserimento dei dati clinico/diagnostici dei pazienti ottenuti da varie fonti e, man mano che la conoscenza, in termini di dati/osservazioni potenzialmente analizzabili aumenta, sarà possibile riaddestrare il modello individuando formule/relazioni via via più precise e discriminanti.

Il progetto SICED impiegando tecniche diagnostiche innovative e tecnologie abilitanti 4.0 rappresenta un’occasione per la ricerca e l’innovazione regionale, nazionale e internazionale. Si tratta di uno spazio per condividere e scambiare informazioni, scoperte, interpretazioni terapeutiche, ben supportato da tecnologie e strumenti per l’analisi predittiva nel pieno rispetto dei più moderni standard di sicurezza e privacy.

La piattaforma non sostituisce l’operatore umano bensì riducendo la mole dei dati da analizzare coadiuva le realtà medico-sanitarie. Inoltre, grazie all’open innovation e al collaborative network si è voluto rimarcare il nuovo modello di fare ricerca e innovazione. Le nuove sfide organizzative e tecnologiche devono orientarsi ad una maggiore comprensione delle esigenze dei pazienti, alla qualità dei trattamenti, a educare e incoraggiare l’adozione di stili di vita più salubri individuando fattori di rischio ambientali e/o familiari, e, non per ultimo, devono poter assicurare una migliore cooperazione tra pazienti, professionisti, aziende e investitori nell’HealthCare.

I dati ottenuti dall’iniziativa SICED – elaborati e resi fruibili attraverso soluzioni 4.0 -, contribuiranno a migliorare l’efficacia dei percorsi clinico-assistenziali di sorveglianza nella popolazione a rischio e a innovare l’attuale panorama di riferimento.

Per maggiori approfondimenti consultare il sito del progetto oppure contattare il responsabile di progetto, Ing. Silvio Gallo silvio.gallo@nabacom.it o il referente scientifico, Prof. Francesco Palmieri fpalmieri@unisa.it.