23 giugno 2026 – ore 07:00 – Ha un nome poco rassicurate, ma l’unica cosa infernale è la sua capacità di calcolo: è DEVIL, ‘Differential Expression with Variational Inference Learning‘, un nuovo strumento di calcolo ad altissime prestazioni sviluppato dall’eccellenza giuliana e nello specifico dai ricercatori dell’Università di Trieste, di Area Science Park, della SISSA e dello Human Technopole. La velocità è davvero ‘indiavolata’: lo strumento infatti macina dieci milioni di cellule in meno di due ore, analizzandole con un consumo di memoria circa tre volte inferiore rispetto ai migliori strumenti esistenti e una velocità fino a quaranta volte superiore sui dataset più grandi rispetto ai migliori asset presenti a livello internazionale.
Il nuovo strumento è stato reso pubblico con un saggio sulla prestigiosa ‘Nature Communications‘.
Ma qual è il ruolo di DEVIL? Per comprendere le malattie e sviluppare le necessarie terapie è necessario sapere quali geni sono attivi nelle cellule. Le tecnologie attuali consentono di misurare l’attività genica in milioni di cellule provenienti da decine o centinaia di pazienti. Questa capacità genera una quantità di dati che non era disponibile in passato per la ricerca biomedica.
Questa rivoluzione porta con sé due questioni: il rischio di errori nell’interpretazione dei dati e la difficoltà di analizzare volumi così elevati di informazioni. La prima sfida è computazionale perché analizzare milioni di cellule richiede una potenza di calcolo e i metodi tradizionali sono lenti e consumano memoria per gestire questi volumi, un collo di bottiglia che rischia di vanificare il vantaggio delle nuove tecnologie di raccolta dati. La seconda sfida è statistica poiché le cellule prelevate dallo stesso paziente si somigliano tra loro più di quanto si somiglino le cellule di pazienti diversi perché condividono la stessa biologia individuale, lo stesso ambiente e le stesse caratteristiche individuali, e ignorare questo fatto, come fanno molti strumenti attualmente in uso, può portare a conclusioni statistiche distorte con il rischio di identificare come significativi cambiamenti cellulari che non lo sono o di perderne di reali. Per tentare di risolvere i due problemi i ricercatori, grazie a DEVIL, hanno unito il rigore statistico con la rapidità di calcolo e sul piano computazionale DEVIL, sviluppato anche grazie al sostegno di Fondazione AIRC, è stato progettato per sfruttare le architetture di calcolo parallelo dell’intelligenza artificiale, e DEVIL non è solo rapido ma utilizza anche meno memoria, un dettaglio che significa che analisi prima riservate ai grandi centri di calcolo diventano ora accessibili a infrastrutture e a laboratori di ricerca più piccoli, mentre sul piano statistico DEVIL risolve il problema con un approccio bayesiano che tiene conto della struttura dei dati trattando le cellule di uno stesso paziente come correlate e separando le differenze tra pazienti dalle differenze nell’attività cellulare.
DEVIL è stato testato su due casi biologici concreti e nel primo caso, dedicato all’identificazione di cellule del sistema immunitario, lo strumento si è dimostrato più preciso nel riconoscere le funzioni biologiche rilevanti mentre nel secondo caso, relativo all’invecchiamento del tessuto muscolare umano, ha individuato i cambiamenti trascrizionali legati all’età e ha ridotto il rumore mettendo in evidenza i processi per le analisi successive. Ricordiamo che DEVIL è stato rilasciato come software libero e gratuito a disposizione di laboratori e ospedali di tutto il mondo e questo rilascio apre la strada a una nuova generazione di analisi genomiche su larga scala per lo studio dei tumori, delle malattie degenerative e per lo sviluppo della medicina personalizzata.
Articolo di Zeno Saracino
