In un contesto di crescente interesse per soluzioni terapeutiche personalizzate, la tecnologia dei “digital twin” applicata alla medicina respiratoria apre nuove possibilità nella ricerca clinica, in particolare per patologie complesse come la fibrosi polmonare idiopatica (IPF).

Un recente studio pubblicato su Nature Communications ha illustrato il contributo della start-up tedesca Ebenbuild in una sperimentazione clinica condotta da Palvella Therapeutics sul farmaco PRS-220 (proteina Anticalina inalatoria) per il trattamento dell’IPF.

Grazie alla piattaforma Twinhale, Ebenbuild ha sviluppato modelli polmonari digitali estremamente precisi, che riproducono sia l’anatomia di un polmone sano sia quella di un polmone affetto da IPF. Questo approccio ha permesso di osservare, in modo non invasivo, la distribuzione delle particelle aerosoliche di PRS-220 e di confrontare l'efficacia dell’inalazione del farmaco rispetto ad altre modalità di somministrazione.

PRS-220 e l’azione mirata contro la fibrosi polmonare
PRS-220 è una proteina anticalina sviluppata da Palvella Therapeutics come trattamento inalatorio specifico per la fibrosi polmonare idiopatica. Il principio attivo agisce bloccando selettivamente il fattore di crescita CCN2 (connective tissue growth factor 2), noto per il suo ruolo cruciale nella progressione della fibrosi tissutale. L'inibizione mirata di CCN2 riduce l’attivazione dei fibroblasti e la deposizione eccessiva di matrice extracellulare, meccanismi alla base del danno strutturale tipico dell’IPF.

Lo studio ha evidenziato come la somministrazione per via inalatoria di PRS-220 consenta un deposito più efficiente del farmaco nelle aree polmonari colpite, rispetto alla tradizionale inibizione sistemica dello stesso bersaglio molecolare. La somministrazione diretta alle sedi di fibrosi, infatti, permette di massimizzare l’effetto terapeutico riducendo al contempo gli effetti collaterali sistemici.

Twinhale: un modello digitale al servizio della medicina traslazionale
La piattaforma Twinhale, cuore dell’innovazione tecnologica proposta da Ebenbuild, utilizza dati di tomografia computerizzata (CT) in combinazione con informazioni spirometriche e fisiologiche del paziente per costruire una rappresentazione digitale tridimensionale e personalizzata del polmone. Questa tecnologia integra dinamiche computazionali dei fluidi, meccanica tissutale e dettagli anatomici per simulare con accuratezza la distribuzione di aerosol all’interno del sistema respiratorio.

Nel caso specifico dello studio su PRS-220, Twinhale ha permesso di modellare l’influenza del tessuto fibrotico sulla dinamica di distribuzione del farmaco. L’analisi ha coinvolto modelli derivati da due pazienti reali, rendendo possibile una valutazione quantitativa del comportamento dell’aerosol in condizioni fisiologiche e patologiche. I risultati hanno mostrato che, nei polmoni colpiti da IPF, la distribuzione del farmaco risultava più omogenea e potenzialmente più efficace se somministrato per via inalatoria, rispetto ai modelli convenzionali sistemici.

Secondo Kei Müller, CEO di Ebenbuild, questa tecnologia non solo accelera le fasi precliniche dello sviluppo dei farmaci, ma contribuisce a colmare il divario tra la sperimentazione in vitro e gli studi clinici sull’uomo, aumentando le probabilità di successo delle terapie innovative. Jonas Biehler, CTO dell’azienda, ha inoltre sottolineato come l’approccio in silico rappresenti una svolta per l’intero settore della ricerca farmacologica, offrendo una piattaforma flessibile adattabile a diverse patologie respiratorie.

Prospettive future per la simulazione digitale nella terapia inalatoria
L’integrazione tra intelligenza artificiale e modellazione biomedica apre scenari promettenti per la personalizzazione dei trattamenti e per la riduzione dei tempi e dei costi della ricerca clinica. La collaborazione tra Ebenbuild e Palvella Therapeutics rappresenta un esempio concreto di come la tecnologia dei gemelli digitali possa trasformare radicalmente l’approccio allo sviluppo terapeutico, rendendo possibile una progettazione su misura dei protocolli di somministrazione.

Nel caso dell’IPF, patologia ancora priva di cure risolutive e con prognosi severa, l’adozione di strumenti predittivi come Twinhale può contribuire significativamente a ottimizzare le strategie terapeutiche, indirizzando il trattamento in modo mirato e migliorando la qualità di vita dei pazienti. In prospettiva, questa tecnologia potrebbe essere estesa ad altre malattie respiratorie croniche come la BPCO o l’asma grave, aprendo la strada a una nuova generazione di trattamenti personalizzati e predittivi.

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