Il gemello digitale entra in sala operatoria. Alla Northwestern University di Chicago, il gastroenterologo John Pandolfino ha costruito un modello virtuale dell’esofago che simula pressione, movimento e deformazioni del tubo digerente per decidere come intervenire sui pazienti con acalasia: una malattia in cui lo sfintere esofageo smette di rilassarsi, il cibo si accumula e il rischio di soffocamento diventa concreto. Il modello ha già macinato milioni di scenari e ora guida un trial clinico su 400 persone.
Pandolfino scherza dicendo che viene da una lunga stirpe di elettricisti e idraulici, e che lavorando come gastroenterologo è rimasto nel business di famiglia. In effetti l’esofago è un tubo con un po’ di cablaggio elettrico: deve spingere le cose giù e tenere lo stomaco al suo posto. Quando la valvola in fondo (lo sfintere esofageo inferiore) smette di aprirsi, il cibo ristagna. Acalasia, dal greco: non si rilassa. Nei casi gravi si rischia di annegare nella propria saliva.
Un esofago virtuale, milioni di scenari
Il gemello digitale costruito dal team di Pandolfino non è la replica dell’intero corpo umano (quella è ancora lontana). È qualcosa di più modesto e, proprio per questo, più vicino alla realtà: un modello dimensionalmente accurato che ricrea la meccanica dell’esofago, le sue pressioni, i suoi movimenti. Un po’ come avere un crash test dell’apparato digerente, solo che invece di mandibole e airbag ci sono muscoli e valvole.
Il punto è che dopo aver operato pazienti con acalasia, Pandolfino notava una complicazione ricorrente: un diverticolo, cioè un cedimento della parete esofagea che si gonfiava come un palloncino nel punto sbagliato. Nessuno capiva perché. Ecco: hanno chiesto al gemello digitale. Gli hanno dato variabili a piacere (tipo di intervento, profondità del taglio, sottotipo di acalasia, presenza o meno di una procedura anti-reflusso) e lo hanno lasciato simulare.
Mesi di calcolo, milioni di combinazioni. Alla fine il modello ha fatto due cose: ha predetto quale tipo di chirurgia avrebbe funzionato meglio, e ha identificato quali pazienti avrebbero avuto il rischio più alto di sviluppare quella complicazione. Con quei dati, il team ha ottenuto un finanziamento dal National Institutes of Health e ha avviato un trial su 400 persone: approccio standard contro approccio guidato dal gemello digitale dell’esofago.
Il gemello digitale oltre l’esofago
Ecco dove si trova oggi la tecnologia del gemello digitale in medicina:
- Meccanica degli organi: modelli già affidabili per esofago, vescica, aorta e ventricolo sinistro
- Livello molecolare: ancora lontano: simulare una cellula richiederà anni
- Humanitas (Italia): progetto Digital Twin per tumori rari finanziato con 3 milioni di euro dal Ministero della Ricerca
Il fatto è questo: il corpo umano non inventa soluzioni troppo diverse da un organo all’altro. Ha tubi, pompe, valvole e sfinteri. L’esofago funziona come la vescica, l’aorta si comporta (meccanicamente) come un tubo in pressione. Pandolfino lo dice chiaro: la fisiologia della deglutizione e quella di un movimento intestinale sono praticamente identiche, solo invertite. La natura copia se stessa e il gemello digitale potrebbe sfruttare proprio questa pigrizia evolutiva per estendere il modello a molti altri organi.
Meno cavie, più simulazioni
C’è poi la questione animale. Pandolfino è diretto: per le chirurgie, il gemello digitale può sostituire la sperimentazione sugli animali. Il suo esofago virtuale ha dimostrato matematicamente l’ipotesi di partenza, e da lì si è passati direttamente al trial umano. Niente topi, niente maiali. Per i test farmacologici la strada è diversa (servono ancora i modelli biologici per capire se una molecola uccide a dosi massicce), ma per tutto ciò che riguarda meccanica, taglio, pressione e flusso, la simulazione basta già.
E poi c’è il pezzo che nessuno dice: il gemello digitale potrebbe portare a modelli tattili, repliche fisiche fatte con materiali che simulano la consistenza di un organo vero. Per un chirurgo in formazione, tagliare un esofago sintetico che risponde come quello reale è meglio di qualsiasi teoria. Insomma: prima si simula il futuro nel computer, poi lo si costruisce con le mani.
Approfondisci
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Il reflusso gastroesofageo colpisce circa un quinto della popolazione. E nella maggior parte dei casi non è un problema di troppo acido: è un problema di anatomia e meccanica. Il gemello digitale, se funziona sull’acalasia, potrebbe cambiare l’approccio chirurgico anche per milioni di persone con reflusso cronico.
La medicina di precisione, per una volta, parte da un tubo. Con un po’ di cablaggio elettrico.
