Come può l’ingegneria genetica essere supportata da soluzioni di intelligenza artificiale?

Aprile 3, 2024

L’intelligenza artificiale è una disciplina in continua evoluzione che sta rivoluzionando numerosi settori della scienza e della tecnologia. Un aspetto meno noto, ma estremamente promettente, è l’applicazione dell’intelligenza artificiale nell’ingegneria genetica. Questa collaborazione tra due rami così diversi della ricerca può sembrare insolita, ma ha un enorme potenziale per far progredire la nostra comprensione del genoma e per sviluppare nuove terapie per malattie genetiche. In questo articolo, esploreremo come l’intelligenza artificiale può essere utilizzata in questo contesto e quali sono le attività del Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR) in questo ambito.

Il ruolo dell’intelligenza artificiale nell’ingegneria genetica

L’ingegneria genetica è un ramo della biotecnologia che si concentra sulla manipolazione dei geni per modificare le caratteristiche di un organismo. Questo processo richiede una vasta comprensione dei geni e del modo in cui interagiscono tra loro. Qui entra in gioco l’intelligenza artificiale.

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L’intelligenza artificiale può aiutare gli scienziati a decifrare il complesso codice genetico, analizzando grandi quantità di dati in un tempo molto più breve rispetto a quanto potrebbe fare un essere umano. Inoltre, può identificare schemi e correlazioni che possono sfuggire anche ai ricercatori più esperti, rendendo possibile scoprire nuove connessioni genetiche che possono portare a nuove terapie.

Il contributo del CNR nella ricerca

Il Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR) è una delle principali istituzioni di ricerca in Italia. Il suo Dipartimento di Ingegneria, ICT e Tecnologie per l’Energia e i Trasporti (DIITET), in particolare, si occupa di promuovere e coordinare ricerche nel campo dell’intelligenza artificiale e della robotica.

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Uno dei principali focus del DIITET è l’applicazione dell’intelligenza artificiale nella genetica. Il dipartimento ha sviluppato diversi progetti che utilizzano l’IA per analizzare e interpretare dati genetici. Questi progetti sono condotti in collaborazione con altri dipartimenti e istituzioni, sia a livello nazionale che europeo, al fine di sfruttare le competenze di un ampio gruppo di ricercatori.

Il CNR e il suo dipartimento DIITET sono guidati dal Presidente del Consiglio Nazionale delle Ricerche e dal Direttore del Dipartimento, rispettivamente.

Il progetto europeo di intelligenza artificiale e genetica

Uno dei progetti più promettenti coordinati dal CNR è un progetto europeo che mira a utilizzare l’intelligenza artificiale per comprendere meglio il genoma umano. Questo progetto, guidato da un gruppo di ricercatori del CNR, coinvolge anche altri istituti di ricerca e università in tutta Europa.

Il progetto utilizza l’intelligenza artificiale per analizzare una vasta quantità di dati genetici, con l’obiettivo di identificare nuove correlazioni genetiche e di comprendere meglio come i geni interagiscono tra loro. I risultati di questa ricerca potrebbero avere importanti implicazioni per lo sviluppo di nuove terapie per malattie genetiche.

L’implicazione della robotica nella genetica

L’intelligenza artificiale non è l’unico strumento tecnologico che può essere utilizzato nell’ingegneria genetica. Un altro campo in rapida crescita è la robotica, che può aiutare a automatizzare molte delle attività di laboratorio associate all’ingegneria genetica.

Un esempio di ciò è l’uso di robot per eseguire tecniche di sequenziamento del DNA. Questi robot possono processare campioni di DNA molto più rapidamente e accuratamente di quanto potrebbe fare un essere umano, permettendo agli scienziati di analizzare un numero molto più grande di campioni in un tempo più breve. Ciò potrebbe portare a scoperte più rapide e a un progresso più veloce nella ricerca genetica.

Inoltre, la robotica può anche essere utilizzata per automatizzare l’analisi dei dati genetici. Questo può liberare gli scienziati da attività ripetitive e permettere loro di concentrarsi su aspetti più complessi della ricerca.

L’uso della robotica nell’ingegneria genetica non è ancora diffuso come l’uso dell’intelligenza artificiale, ma sta diventando sempre più popolare e la sua importanza è destinata a crescere nei prossimi anni.

Machine Learning nell’ingegneria genetica

Anche il machine learning, un sottocampo dell’intelligenza artificiale, sta trovando applicazioni nelle biotecnologie, tra cui l’ingegneria genetica. Il machine learning può essere utilizzato per creare modelli predittivi basati su dati genetici, tecnica molto utile per la diagnosi precoce di malattie genetiche.

Infatti, il machine learning può analizzare una mole di dati che sarebbe impossibile gestire per un singolo ricercatore, o addirittura per un team di ricercatori. Analizzando dati genetici, il machine learning può trovare correlazioni e modelli che sarebbero altrimenti difficili, se non impossibili, da individuare. Questo può portare alla scoperta di nuovi geni responsabili di determinate malattie, o alla comprensione dei meccanismi genetici alla base di condizioni complesse.

Un esempio di questo tipo di ricerca è quello condotto dall’Istituto di Scienze della Vita dell’Università di Bologna. Il gruppo di ricerca utilizza il machine learning per analizzare i dati genetici di pazienti con malattie neurodegenerative, con l’obiettivo di identificare nuovi geni coinvolti in queste malattie.

Il ruolo della realtà virtuale nella genetica

Un’altra tecnologia emergente che sta trovando applicazione nell’ingegneria genetica è la realtà virtuale. Questa tecnologia può essere utilizzata per visualizzare in modo tridimensionale il DNA e le sue interazioni, rendendo più intuitivo e tangibile il modo in cui i geni interagiscono tra loro.

L’Università degli Studi di Napoli Federico II ha sviluppato un progetto in questo senso. Il gruppo di ricerca ha creato un ambiente di realtà virtuale in cui gli utenti possono "navigare" all’interno di una cellula e osservare come il DNA si piega e si arriccia per formare strutture complesse. Questo strumento può aiutare gli scienziati a comprendere meglio come le modificazioni del DNA possono influenzare la struttura tridimensionale del genoma e, di conseguenza, le funzioni cellulari.

Conclusione

In conclusione, l’intelligenza artificiale, insieme ad altre nuove tecnologie come il machine learning e la realtà virtuale, sta rivoluzionando il campo dell’ingegneria genetica. Questi strumenti aiutano gli scienziati a comprendere meglio il complesso codice genetico, accelerando la ricerca e potenzialmente portando a nuove scoperte che possono migliorare la diagnosi e il trattamento di malattie genetiche. Tutto ciò rappresenta un esempio di come la collaborazione tra diverse discipline possa aprire nuove prospettive e stimolare l’innovazione. Un plauso pertanto al Consiglio Nazionale delle Ricerche e alle varie università coinvolte per il loro impegno in questo ambito.