Nel 1800, c'erano diversi modi per fotografare una singola immagine. Man mano che l’acquisizione delle immagini veniva perfezionata, le persone notavano che le foto successive, o punti dati, impilate una dopo l’altra a 10-12 fotogrammi al secondo (FPS) potevano simulare il movimento.

Il 1900 ha portato nuovi progressi nella tecnologia: film muti da 16 a 24 FPS, seguiti da video fluidi a 60 FPS, e oggi video fino a 10 trilioni di fotogrammi al secondo. Nel corso del tempo, scienziati e ingegneri hanno stabilito che l'acquisizione di immagini ad alta velocità potrebbe prevedere le fasi successive o il futuro a breve termine di sistemi complessi.

Come i registi, i medici e gli scienziati usano i singoli punti dati per creare una rappresentazione virtuale della salute di una persona. Ma in genere, un medico raccoglie biomarcatori e dati biometrici da una persona ogni 12 mesi nel corso dell’esame fisico annuale e li mette insieme nel corso di tutta la vita della persona. È come scattare numerose fotografie singole e metterle insieme per simulare il movimento, come facevano i registi nel 1800.

Oggi, medici e ricercatori hanno l'opportunità di raccogliere dati dai pazienti in ogni millisecondo di ogni giorno, anziché una volta all'anno, utilizzando sensori già esistenti. Questa costante raccolta e analisi di dati potrebbe aiutare i medici a prevedere l’andamento della salute della persona settimane, mesi o anni di anticipo? Questo è ciò che gli scienziati di Janssen cercano di scoprire.

Lasciare il passo ai gemelli digitali.

Un articolo del 2017 apparso sulla rivista Forbes descrive un gemello digitale come "un modello virtuale di un processo, prodotto o servizio" e un “collegamento tra il mondo fisico e quello digitale". Anche se i gemelli digitali sono utilizzati in più settori, hanno un potenziale particolarmente entusiasmante nell'assistenza sanitaria.

In Janssen, la missione del World Without Disease Accelerator (WWDA) è prevedere e prevenire le malattie nelle loro fasi precoci. Creando gemelli digitali della salute di una persona prima e durante l'insorgenza della malattia, abbiamo il potenziale per identificare i predittori precoci di incubazione e progressione della malattia. Ottenere i dettagli e l'ampiezza dei dati necessari per creare gemelli digitali nell'assistenza sanitaria richiede l'integrazione e l'analisi dei set di dati dell'assistenza sanitaria tradizionale, come le cartelle cliniche elettroniche, con i dati continui disponibili attraverso i progressi della tecnologia dei sensori e dei dispositivi mobili.

In questa discussione, Patrick Loerch, Ph.D., Responsabile globale, Scienze dei dati e Biomarcatori per la prevenzione, WWDA, e Richard Fougere, Vicepresidente, R&D Salute dei consumatori e Responsabile di sensori e dispositivi indossabili, WWDA, ci spiegano perché credono nell’efficacia e nel potenziale dei gemelli digitali nell'assistenza sanitaria e come i loro team si trovano in una posizione unica per lavorare insieme e trasformare questo concetto in realtà.

Perché credi nel potenziale dei gemelli digitali nell'assistenza sanitaria e cosa ha spinto il WWDA a seguire questo approccio?

Patrick Loerch: Per noi, l'enfasi di un gemello digitale, nel contesto di un mondo senza malattie, è l'idea di occuparsi delle malattie nelle loro fasi precoci. Le persone a cui ci stiamo rivolgendo sono asintomatiche, quelle che entrano in un ambulatorio medico e vengono identificate come “sane", anche se possono avere un cancro o un'altra malattia cronica in fase di incubazione. Grazie ai gemelli digitali, potremmo essere in grado di evitare analisi del sangue e campioni biologici invasivi su persone "sane" e ottenere comunque i risultati desiderati intercettando la malattia nelle sue primissime fasi. Come dice spesso Bill Hait, Responsabile globale, Innovazione esterna di Johnson & Johnson: “Tra cento anni, qualcuno parlerà di noi dicendo: Ci credi che aspettavano di avere una malattia e poi facevano qualcosa?”.

Richard Fougere: Se me lo avessi chiesto cinque o 10 anni fa, forse non avrei creduto in questo concetto, perché le capacità che abbiamo oggi semplicemente non esistevano. Oggi sono fiducioso sulla possibilità di creare gemelli digitali grazie alla maggiore precisione che stiamo ottenendo con i sensori, unita alla nostra crescente capacità di misurare i dati in tempo reale in modo passivo, ma non invasivo, e incorporarli negli algoritmi.

Puoi condividere un esempio di come i vostri team collaborano sui gemelli digitali?

RF: Ad esempio, in alcune malattie, le persone a rischio possono avere biomarcatori nei propri fluidi corporei che indicano che hanno una maggiore probabilità di sviluppare una malattia, anche se la persona sembra e si sente "sana", come ha detto Patrick. Il mio team potrebbe quindi lavorare per sviluppare un sensore o un dispositivo indossabile, uno non invasivo e che non interferisca con la vita quotidiana, per tracciare i fluidi corporei di una persona per un periodo di tempo, cercando i biomarcatori in questione. Mentre le cartelle cliniche tradizionali o i test di laboratorio effettuano un'istantanea solo in un singolo momento, i biomarcatori basati su sensori sono in grado di rilevare in tempo reale se è probabile che questa persona sia o meno sulla strada dello sviluppo della malattia. Questa tecnologia ci consente di definire più precisamente la finestra temporale in cui possiamo intervenire e ritardare la progressione della malattia o arrestarne lo sviluppo. Ad oggi, siamo già stati in grado di dimostrare la rilevanza clinica di alcuni dei nostri sensori.

PL: È qui che entra in gioco il mio team di Scienze dei dati e Biomarcatori per la prevenzione. Implementiamo sistemi sicuri di acquisizione e integrazione dei dati e progettiamo gli algoritmi che apprendono in modo iterativo dai sensori sviluppati dal team di Rick. Integriamo i dati del sensore con varie fonti di dati rilevanti per la malattia specifica, idealmente per un lungo periodo di tempo. Integrando dati diversi sulle stesse persone, siamo in grado di sviluppare un gemello digitale sempre più accurato di una coorte di pazienti, da cui miriamo a rilevare o prevenire la malattia.

Perché Janssen e il WWDA sono ben posizionati per portare avanti il concetto di gemelli digitali per soddisfare le crescenti esigenze di innovazione nel settore sanitario?

RF: Pensando in generale, Janssen fa parte di J&J, il che significa che siamo un consumatore, un dispositivo medico e un'azienda farmaceutica. Il WWDA è dedicato alla trasformazione della salute dei consumatori e allo sviluppo di nuove soluzioni che miglioreranno davvero la salute umana. Nella mia esperienza con altre aziende, l'accesso alle competenze a volte ha comportato un costo significativo. Ma all'interno di J&J, siamo in una posizione unica per attuare un approccio intersettoriale ai gemelli digitali, con una fenomenale esperienza all’interno di tutta l'azienda. Inoltre, attraverso le collaborazioni esterne incentrate sui dati che il team di Patrick ha elaborato, siamo in grado di condurre analisi migliori e formare i nostri algoritmi con maggior successo, avvicinandoci a rendere la nostra visione una realtà.

PL: Ribadirei sicuramente questa prospettiva. Quando pensiamo al concetto di prevenzione e intercettazione delle malattie, la maggior parte delle persone che stiamo cercando di coinvolgere hanno avuto poca o nessuna interazione con il sistema sanitario perché non sono ancora “malate". Ecco dove è utile avere un segmento di scienza e salute ibrido per i consumatori, uno che comprenda la biologia che sta alla base. Essendo un'organizzazione di assistenza sanitaria globale multisettoriale, siamo in grado di concentrarci sulla salute umana nel suo insieme e cercare di identificare l'intervento appropriato per una determinata malattia, una soluzione che può essere fornita in molte forme: una terapia, un dispositivo, un nutraceutico o un’app digitale.

Cosa motiva ognuno di voi nel condurre questo approccio unico?

PL: All'inizio della mia carriera, ho lavorato per sviluppare terapie cellulari CAR-T per il mieloma multiplo in fase avanzata.  Anche se questo lavoro è stato molto significativo per me e sicuramente importante per quelle persone con tumori in fase avanzata, è entusiasmante lavorare ora dall'altra parte. Ho spostato il mio interesse dal trattamento della malattia all'inversione dello sviluppo della malattia per prevenirla completamente. La possibilità di raggiungere questo obiettivo è estremamente motivante per me e ho un legame personale con lui. Il concetto di gemelli digitali, insieme al resto del lavoro svolto dal WWDA, potrebbe aiutarci a trasformare in realtà un mondo senza malattie.

RF: Immagina di avere la capacità di attingere senza sforzo alla tua routine quotidiana, a volte 2-3 volte al giorno, e nel farlo, di essere in grado di guidare te stesso attraverso un'efficace strategia di intervento sanitario, fermando la malattia prima che inizi, attraverso una comprensione dei tuoi dati. Gli esseri umani hanno il potenziale biologico per vivere in teoria tra 130 e 150 anni, ma l'aspettativa di vita media è molto più bassa a causa delle malattie. Questo è ciò che mi motiva. È la possibilità di aiutare le persone a vivere una vita più lunga, più sana e più felice.