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            Pubblicato da Nicolawp at Luglio 1, 2025

            Dati sintetici in medicina, una rivoluzione per la sperimentazione clinica

             

            Uno dei più grandi problemi della sperimentazione clinica è trovare pazienti disposti ad arruolarsi nei bracci di controllo. Quando si tratta di malattie rare o malattie per le quali non esistono alternative terapeutiche, chi vorrebbe far parte del gruppo a cui somministrano un placebo anziché il farmaco promettente? Una soluzione a questo problema può arrivare dai dati sintetici, informazioni generate da specifici algoritmi in grado di replicare fedelmente le proprietà statistiche dei dati reali senza contenere informazioni identificabili di pazienti. Questo approccio offrirebbe non solo una soluzione concreta a problematiche storiche come i problemi di reclutamento di pazienti per i bracci di controllo nelle sperimentazioni cliniche, ma potrebbe ridurre i costi elevati degli studi e superare i vincoli normativi sulla privacy.

            Definizione e caratteristiche 

            I dati sintetici rappresentano una categoria di informazioni generate artificialmente attraverso algoritmi avanzati e modelli di intelligenza artificiale. La generazione di dati sintetici si basa su tecniche di machine learning e deep learning che apprendono i pattern sottostanti dei dati reali per produrre nuove istanze che conservano le medesime caratteristiche strutturali e statistiche, senza derivare direttamente da osservazioni o eventi del mondo reale. I dati sintetici trovano impiego principalmente nello sviluppo e addestramento di modelli di IA, costituendo una risorsa fondamentale quando i dati reali sono limitati, soggetti a restrizioni normative o caratterizzati da elevata sensibilità. Inoltre, permettono di verificare il funzionamento di software e modelli matematici senza esporre informazioni riservate o regolamentate, supportando al contempo l'innovazione in settori ad alta regolamentazione come quello sanitario e finanziario attraverso l'accesso facilitato a dataset rappresentativi. Infine, consentono di operare nel rispetto delle normative sulla privacy e protezione dei dati personali, garantendo conformità regolatoria. Nel campo della medicina, il loro potenziale è straordinario.

             
             
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            I dati sintetici trovano impiego principalmente nello sviluppo e addestramento di modelli di IA, costituendo una risorsa fondamentale quando i dati reali sono limitati, soggetti a restrizioni normative o caratterizzati da elevata sensibilità. Nel campo della medicina, il loro potenziale è straordinario”.

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            Applicazioni nel settore sanitario 

            Nel dominio medico-sanitario, i dati sintetici offrono soluzioni innovative consentendo di aggirare le restrizioni imposte da regolamenti come il GDPR e facilitando la condivisione e l'utilizzo di informazioni cliniche per scopi di ricerca. Permettono inoltre la creazione di gruppi di controllo virtuali, accelerando le fasi intermedie di analisi degli studi clinici e compensando eventuali difficoltà nel reclutamento di pazienti. Quello della creazione dei bracci di controllo virtuali è forse il segmento più promettente in ambito clinico. Soprattutto per le malattie rare, dove la disponibilità di pazienti è naturalmente limitata, e per i sottogruppi specifici, ad esempio popolazioni pediatriche, etniche o con comorbidità particolari. I dati sintetici sono inoltre utili per il bilanciamento dei dataset, per evitare bias statistici e migliorare la rappresentatività. Ad esempio, nello studio sulla luspatercept per sindromi mielodisplastiche1, la generazione di una coorte sintetica di 187 pazienti virtuali ha permesso di replicare fedelmente le caratteristiche cliniche dei pazienti reali, mantenendo le proprietà statistiche del gruppo originale con una riduzione del 30% dei tempi di reclutamento. In uno studio retrospettivo su 645 pazienti con carcinoma polmonare avanzato, si sono usati algoritmi PrivBayes e CTGAN per creare un braccio di controllo sintetico, ottenendo curve di Kaplan-Meier sovrapponibili ai dati reali fino a 25 mesi. I dati sintetici possono supportare anche lo sviluppo di sistemi diagnostici attraverso l'addestramento di algoritmi per la diagnosi automatica, la predizione di outcome clinici e l'identificazione di anomalie, senza compromettere la riservatezza dei dati dei pazienti. E ci sono anche benefici economici: i costi di reclutamento per un trial possono scendere del 30-40%, i tempi di sviluppo di un farmaco sono accelerati del 30% e il taglio dei costi di raccolta dati arriva fino al 65%.

             
             
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            I dati sintetici permettono la creazione di gruppi di controllo virtuali, accelerando le fasi intermedie di analisi degli studi clinici e compensando eventuali difficoltà nel reclutamento di pazienti”.

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            Il quadro regolatorio è in evoluzione

            La Food and Drug Administration americana (FDA) ha integrato raccomandazioni sui dati sintetici nelle sue linee guida più recenti, adottando un approccio graduale ma concreto. Nella Draft Guidance per dispositivi medici con AI (gennaio 2025)2, FDA richiede ai produttori di dettagliare metodi di generazione, quantità e qualità dei dati sintetici utilizzati, processi di validazione statistica e gestione del bias nei dossier di sottomissione. La FDA ha inoltre avviato progetti pilota significativi come VICTRE3 per mammografie sintetiche, dimostrando un impegno concreto nello sviluppo di strumenti di validazione.

            L'Agenzia Europea per i Medicinali, (EMA) attraverso il piano di lavoro HMA/EMA 2025-2028, ha istituito il Network Data Steering Group (NDSG)4 per supervisionare l'armonizzazione dell'uso dei dati sintetici. Il piano si focalizza sul rafforzamento delle capacità di analisi dati e generazione di evidenze di alta qualità, la governance etica e conformità al GDPR, lo sviluppo di linee guida specifiche sull'uso dell'IA nei processi regolatori e l’Integrazione dei dati sintetici nell'infrastruttura DARWIN EU® per i dati real-world.6

            La validazione scientifica e la protezione della privacy 

            I dati sintetici devono essere validati in modo che siano “fit for purpose", cioè usabili in modo efficiente negli studi clinici, o per qualsiasi ambito preposto. Nel settore delle sperimentazioni, i dati sintetici devono quindi:

            • Dimostrare coerenza statistica e clinica:i dati devono conservare le proprietà statistiche e le relazioni presenti nei dati originali, replicando fedelmente le caratteristiche cliniche rilevanti senza contenere informazioni identificative dei pazienti reali.
            • Essere verificati da framework di validazione: esistono sistemi come il framework "SAFE" (Synthetic vAlidation FramEwork) che verificano la coerenza statistica e clinica dei dati sintetici prodotti, assicurando la qualità e l'integrità delle informazioni generate.
            • Proteggere la privacy: l'uso di dati sintetici permette di superare problemi etici e normativi legati alla privacy, come quelli imposti dal GDPR, poiché i dati sintetici non contengono dati personali identificabili, garantendo così un approccio "privacy by design".

            I rischi da non sottovalutare 

            Sembra tutto bello semplice e lineare, ma applicare questi dati è molto complesso e i rischi non sono pochi. La sfida principale rimane la validazione del valore del dato sintetico rispetto a quello reale, cioè quanto il dato sia in grado di riprodurre fedelmente sia il comportamento sia la variabilità intraindividuale dei pazienti reali. Altre possibili limitazioni solo la fedeltà temporale limitata, la difficoltà nel replicare interazioni non lineari e la necessità di dataset reali di alta qualità per l'addestramento iniziale. E, aspetto non banale, occorre che i dati reali di partenza siano di qualità: se la generazione non è adeguatamente controllata, i dataset sintetici possono replicare i bias7 presenti nei dati originali. Inoltre, soprattutto in medicina, è fondamentale che l'AI sia "explicable", spiegabile: deve, cioè, essere chiaro quale sia stato il ragionamento che ha portato l'algoritmo a produrre un determinato dato. In poche parole, il medico deve quindi vedere che le sopravvivenze sono le stesse, che le caratteristiche cliniche sono le stesse, e che i dati sono comparati con test con cui lui è familiare.

             
             
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            La sfida principale rimane la validazione del valore del dato sintetico rispetto a quello reale, cioè quanto il dato sia in grado di riprodurre fedelmente sia il comportamento sia la variabilità intraindividuale dei pazienti reali”.

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            RIFERIMENTI


              • 1 studio sulla luspatercept per sindromi mielodisplastiche

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                studio sulla luspatercept per sindromi mielodisplastiche
              • 2 Draft Guidance per dispositivi medici con AI (gennaio 2025)

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                Draft Guidance per dispositivi medici con AI (gennaio 2025)
              • 3 VICTRE

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                VICTRE
              • 4 Centro di Simulazione del Policlinico di Milano

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                Centro di Simulazione del Policlinico di Milano
              • 5 Network Data Steering Group (NDSG)

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                "Network Data Steering Group (NDSG)"
              • 6 DARWIN EU® per i dati real-world

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              • 7 , i dataset sintetici possono replicare i bias

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