Microsoft Research ha presentato Quine, un sistema sperimentale di intelligenza artificiale sviluppato per costruire un modello multimodale del mondo biologico capace di collegare informazioni provenienti da scale e tipologie di dati differenti. Il progetto combina un world model della biologia con un ambiente interattivo che mette in comunicazione modelli di ragionamento e orchestrazione, strumenti scientifici, letteratura, attività di laboratorio e ricercatori. L’obiettivo è rappresentare lo stato di un sistema biologico, prevedere come possa modificarsi in seguito a un determinato intervento e ragionare sulle conseguenze successive, permettendo di esplorare e classificare computazionalmente le ipotesi più promettenti prima di impiegare tempo e risorse negli esperimenti fisici. Il modello apprende congiuntamente rappresentazioni relative a sequenze, strutture, funzioni, stati cellulari e immagini, lavorando su modalità che comprendono genomica, proteine, chimica, RNA, stato cellulare e bioimaging: anziché affidare separatamente questi domini a diversi modelli specialistici, Quine cerca quindi di utilizzare le evidenze provenienti da una modalità per migliorare le previsioni nelle altre. Il sistema è concepito come un ciclo che parte da una domanda scientifica, genera proposte e possibili esperimenti, seleziona quelli più utili e utilizza successivamente i risultati ottenuti in laboratorio per affinare sia le domande successive sia il modello stesso.
Una prima applicazione concreta è stata realizzata insieme ai ricercatori del Broad Institute of MIT and Harvard sul carcinoma duttale pancreatico, o PDAC, la forma più comune di tumore del pancreas. Il lavoro parte dall’ipotesi che il comportamento del tumore e la sua risposta ai farmaci dipendano non soltanto dalle caratteristiche genetiche, ma anche dallo stato trascrizionale delle cellule tumorali. Quine è stato utilizzato per valutare e classificare migliaia di composti in base alla loro capacità prevista di spostare le cellule tumorali tra stati potenzialmente rilevanti dal punto di vista terapeutico. Negli esperimenti dedicati alla transizione dallo stato cellulare classico a quello basale, i composti collocati dal modello nelle prime posizioni hanno prodotto gli spostamenti più marcati nella direzione prevista anche nei test di laboratorio; alcuni degli effetti più forti sono inoltre arrivati da sostanze caratterizzate da meccanismi d’azione inattesi, indicando possibili percorsi per il riposizionamento di farmaci e la scoperta di nuovi candidati. Il processo di riduzione dello spazio di ricerca da migliaia di sostanze a un piccolo gruppo da sottoporre alle verifiche sperimentali è stato completato in un solo fine settimana, rispetto ai mesi di lavoro che una selezione prevalentemente sperimentale potrebbe richiedere.
Quine ha fornito indicazioni utili anche quando i risultati erano meno immediati. La transizione inversa, dallo stato basale a quello classico, si è dimostrata molto più difficile e il modello aveva previsto in anticipo che i composti disponibili avrebbero prodotto effetti più deboli in questa direzione. Durante gli esperimenti è emerso inoltre un comportamento ulteriore: Quine aveva previsto che diverse sostanze avrebbero spinto ripetutamente le cellule verso un terzo fenotipo distinto e questa indicazione è stata confermata in laboratorio, suggerendo che il panorama degli stati cellulari del carcinoma pancreatico sia più articolato di una semplice contrapposizione tra stato classico e basale. Microsoft intende ora integrare nuovi dataset RNA e nuovi task per rappresentare meglio questa struttura, migliorare le previsioni delle transizioni cellulari e introdurre stime calibrate della confidenza, in modo da aiutare i ricercatori a stabilire quali ipotesi abbiano maggiore priorità per la verifica sperimentale. Quine è già utilizzato nei programmi di ricerca Microsoft anche in ambiti come ingegneria delle proteine, genomica e bioimaging, mantenendo come elemento centrale il ciclo continuo tra previsione computazionale, esperimento e nuovi dati.
L’accesso a Quine rimarrà inizialmente limitato a collaborazioni scientifiche selezionate e al nuovo programma Quine Fellows, per il quale Microsoft ha aperto le candidature il 29 settembre. Il programma avrà una durata di 16 settimane, dal 7 giugno al 24 settembre 2027, sarà ospitato da Microsoft Research a Cambridge, Massachusetts, e offrirà ai ricercatori selezionati accesso a Quine, risorse computazionali, collaborazione con i team Microsoft e, per alcuni progetti, supporto sperimentale. Le aree indicate comprendono progettazione e ingegnerizzazione delle proteine, progettazione e ottimizzazione degli enzimi, perturbazioni genetiche e chimiche degli stati cellulari e ricerca terapeutica nelle fasi iniziali, comprese la selezione delle ipotesi e dei composti. Le candidature per la prima coorte rimarranno aperte fino al 2 novembre 2026. Microsoft sottolinea che Quine è ancora una tecnologia sperimentale destinata esclusivamente alla ricerca e non all’impiego clinico o medico: i risultati possono essere incompleti o errati e devono quindi essere sottoposti alla valutazione di ricercatori qualificati e a verifiche scientifiche e sperimentali. L’accesso verrà ampliato gradualmente con l’evoluzione del sistema e Microsoft prevede che alcune delle sue capacità possano successivamente confluire in prodotti come Microsoft Discovery.
Questo articolo è stato redatto con il supporto di strumenti di intelligenza artificiale (AI)