Questa intelligenza artificiale prevede il rischio di morte per Covid con una precisione dell’83%

Creata un'intelligenza artificiale in grado prevedere con una precisione dell'83 percento se un paziente con COVID-19, la malattia provocata dal coronavirus SARS-CoV-2, è destinato a perdere la vita o sopravvivrà. In altri termini, riesce a predire con estrema precisione la mortalità. Lo strumento computazionale si basa sull'analisi delle cellule immunitarie, le cui concentrazioni possono essere predittive dell'esito dell'infezione. Oltre a poter migliorare il supporto ai pazienti che rischiano di più, in futuro l'IA potrà essere utilizzata anche per prevedere la mortalità di altre patologie in corso.

A sviluppare e testare lo strumento di apprendimento automatico è stato un team di ricerca internazionale guidato da scienziati americani di vari dipartimenti della prestigiosa Università di Yale, che hanno collaborato a stretto contatto con i colleghi del Mila – Istituto di intelligenza artificiale del Quebec, del Dipartimento di Matematica e Statistica dell'Università di Montréal, del Montreal Heart Institute e di altri centri. Gli scienziati, coordinati dal dottor Manik Kuchroo e dal professor Smita Krishnaswamy dei dipartimenti di Neuroscienze, Genetica e Informatica, hanno sviluppato l'intelligenza artificiale – chiamata Multiscale PHATE – a partire dall'algoritmo PHATE messo a punto in un laboratorio dell'ateneo. Lo strumento è in grado di analizzare set di dati derivanti da diverse fonti, tra le quali il sequenziamento dell'RNA unicellulare (scRNA-seq), la citometria a flusso, il test scATAC-seq e variabili cliniche.

“Gli algoritmi di apprendimento automatico in genere si concentrano su una visualizzazione a risoluzione unica dei dati, ignorando le informazioni che possono essere trovate in altre indagini più mirate”, ha dichiarato il dottor Manik Kuchroo in un comunicato stampa. “Per questo motivo – aggiunge lo scienziato – abbiamo creato Multiscale PHATE, che consente agli utenti di focalizzarsi su specifici sottoinsiemi di dati per eseguire analisi più dettagliate”. Come indicato lo strumento conduce un'analisi su vasta scala che può coinvolgere milioni di cellule immunitarie, arrivando fino a una risoluzione di singole cellule. Il Multiscale PHATE osserva le concentrazioni delle cellule T (quelle che uccidono le cellule già infettate dal virus), delle cellule B che producono anticorpi e di molti altri tipi cellulari. Dalle loro combinazioni riesce a prevedere qual è il rischio di morte di un paziente con COVID-19. Per testare e convalidare l'efficacia del nuovo strumento informatico il professor Krishnaswamy e i colleghi hanno analizzato 54 milioni di cellule del sangue prelevate da 163 pazienti, tutti con malattia grave e ricoverati presso lo Yale New Haven Hospital.

Dalle analisi è stato determinato che concentrazioni elevate di cellule T risultano protettive dall'esito infausto, mentre livelli elevati di due tipi di globuli bianchi chiamati granulociti e monociti erano associati a un maggior rischio di mortalità. In un'indagine più approfondita condotta col Multiscale PHATE è tuttavia emerso che la concentrazione elevata di una specifica cellula T, chiamata “TH17” (una cellula T helper), era associata a un rischio di morte superiore quando si trovava in combinazione con l'interleuchina 17 e l'interferone gamma.

Com'è noto sin dall'inizio della pandemia, una risposta immunitaria esagerata all'invasione virale conosciuta come “tempesta di citochine” rappresenta una delle complicazioni più letali della COVID-19, per questo motivo l'algoritmo potrà essere molto utile per offrire terapie mirate, precoci e più efficaci per i pazienti a rischio. I dettagli della ricerca “Multiscale PHATE identifies multimodal signatures of COVID-19” sono stati pubblicati sulla rivista scientifica Nature Biotechnology.