Un nuovo modello di intelligenza artificiale, chiamato popEVE, sta ridefinendo il modo in cui vengono identificate e interpretate le mutazioni genetiche rare. Basato su un’enorme quantità di dati evolutivi e genetici umani, il sistema è in grado di individuare varianti mai osservate prima, valutarne la potenziale pericolosità e confrontarle su scala proteomica.
Il modello, sviluppato dal Center for Genomic Regulation di Barcellona e dalla Harvard Medical School, offre un supporto significativo alla diagnosi delle malattie rare, soprattutto in assenza dei campioni genetici dei genitori e, secondo i ricercatori, in alcuni aspetti cruciali, supera i rivali, incluso AlphaMissense di Google DeepMind. I risultati sono stati pubblicati su Nature Genetics.
OBIETTIVO DI POPEVE
PopEVE è stato creato per colmare il divario informativo che caratterizza la diagnosi delle malattie rare, dove le varianti genetiche osservate nei pazienti sono spesso uniche. La sua progettazione deriva dalla collaborazione tra ricercatori europei e statunitensi, che hanno unito dati provenienti da centinaia di migliaia di specie con informazioni genetiche umane. L’obiettivo è fornire un sistema in grado di valutare in maniera coerente le mutazioni, superando i limiti dei modelli precedenti.
IL METODO
Alla base del modello si trova l’analisi comparativa delle sequenze proteiche attraverso il regno animale, una strategia che permette di individuare quali regioni delle proteine umane risultano essenziali alla sopravvivenza e quali, invece, possono variare senza effetti rilevanti. PopEVE nasce come evoluzione dell’algoritmo EVE, sviluppato nel 2021, e ne amplia le capacità integrando la dimensione evolutiva con la variabilità osservata nella popolazione umana.
Per ottenere valutazioni affidabili e paragonabili, i ricercatori hanno combinato i dati evolutivi con informazioni provenienti dalla UK Biobank e da gnomAD. Tale processo consente al modello di comprendere quali mutazioni risultano tollerate nelle persone sane e di calibrare di conseguenza la severità delle varianti. In questo modo popEVE assegna punteggi che permettono il confronto diretto delle mutazioni tra geni diversi.
I RISULTATI
L’efficacia del modello è stata verificata analizzando i dati di 31.000 famiglie con bambini affetti da disturbi dello sviluppo. PopEVE ha riconosciuto le varianti patogene già note come le più dannose nel 98% dei casi in cui era presente una mutazione completamente nuova. L’analisi ha inoltre permesso di individuare 123 geni finora non collegati a disturbi dello sviluppo, molti dei quali attivi nel cervello in crescita.
VANTAGGI PRATICI
Una delle caratteristiche distintive del modello è la possibilità di operare anche quando non sono disponibili campioni genetici dei genitori, un limite frequente nei contesti clinici. La capacità di analizzare esclusivamente il genoma del bambino permette di accelerare la diagnosi e ridurre i costi, un aspetto rilevante soprattutto nei paesi con risorse sanitarie limitate. L’utilizzo in contesti africani ha già dimostrato la sua utilità in casi di patologie neuromuscolari.
RIDUZIONE DEI BIAS NELLA VARIABILITÀ UMANA
Gli studiosi spiegano poi che PopEVE affronta anche la questione della sottorappresentazione di popolazioni non europee nei database genetici globali. Trattando allo stesso modo tutte le varianti osservate negli esseri umani, indipendentemente dalla loro frequenza o origine, il modello riduce il rischio di falsi positivi e garantisce una maggiore equità nell’interpretazione delle mutazioni. Questo approccio offre una risposta a una delle criticità principali degli strumenti di analisi genetica attuali.
LIMITI ATTUALI E CAMPI DI UTILIZZO
Sebbene rappresenti un significativo avanzamento, popEVE si concentra esclusivamente sulle mutazioni che alterano la sequenza proteica e non copre altre tipologie di varianti genetiche. Il modello si configura dunque come uno strumento complementare alle valutazioni cliniche, che continuano a basarsi anche sulla storia del paziente e sull’analisi dei sintomi.
PROSPETTIVE DI ESPANSIONE TECNOLOGICA
Secondo gli sviluppatori, popEVE amplia in maniera sostanziale le funzionalità del precedente EVE e permette per la prima volta una valutazione sistematica delle varianti su tutto il genoma. La possibilità di applicare questo metodo alla totalità dei geni rappresenta un passo importante verso l’utilizzo estensivo del sequenziamento genomico nella pratica clinica.
