Organoidi cerebrali e bioprocessori continuano ad emergere come tecnologie innovative nel campo del bioinformatica. FinalSpark, una startup svizzera in Europa, ha sviluppato quello che sostiene essere il primo bioprocessore al mondo che utilizza organoidi del cervello umano. Questi organoidi sono versioni miniaturizzate e semplificate di organi coltivati in vitro da cellule staminali o campioni di tessuto. Questo sviluppo rappresenta un passo importante nell’integrazione delle strutture biologiche con le tecnologie informatiche tradizionali.
Il bioprocessore, parte della “neuro-piattaforma” di FinalSpark, può offrire accesso remoto a 16 organoidi del cervello umano. Questa piattaforma è attualmente unica in quanto consente l’interazione con i neuroni biologici in un ambiente di laboratorio controllato. L’azienda sostiene che questi bioprocessori sono in grado di apprendere ed elaborare informazioni, modificando potenzialmente il modo in cui vengono gestite le attività computazionali. Sono anche molto efficienti dal punto di vista energetico.
Gli organoidi del cervello umano sono il futuro dell’informatica? Il bioprocessore di FinalSpark suscita il dibattito
Una delle affermazioni più sorprendenti sul bioprocessore sviluppato da FinalSpark è la sua efficienza energetica. L’azienda afferma che il suo bioprocessore consuma un milione di volte meno energia rispetto ai processori digitali convenzionali. Per mettere questo in prospettiva, l’addestramento di un sofisticato modello di intelligenza artificiale come GPT-3 richiede circa 10 GWh di energia, circa 6.000 volte il consumo energetico annuo di una famiglia europea media.
Al contrario, il fabbisogno energetico drasticamente inferiore del bioprocessore potrebbe portare a pratiche informatiche più sostenibili, soprattutto in campi ad alta intensità di dati come l’intelligenza artificiale. Questa drastica riduzione del consumo energetico non è solo un risultato tecnico ma anche un vantaggio ambientale. Con la continua espansione delle tecnologie digitali e dei data center, il loro impatto ambientale è diventato una preoccupazione critica. Riducendo significativamente i requisiti energetici, i bioprocessori come quelli sviluppati da FinalSpark potrebbero contribuire a mitigare alcuni di questi problemi ambientali.
La tecnologia alla base della Neuropiattaforma si basa su un’architettura chiamata “wetware”. Questa è una combinazione di biologia, software e hardware. Il sistema utilizza quattro array multielettrodo (MEA) per ospitare organoidi, masse 3D di cellule derivate dal tessuto cerebrale. Ogni MEA ospita quattro organoidi, per un totale di 16 diversi processi di elaborazione degli organoidi.
La complessa struttura costruita è alla base delle capacità uniche dei bioprocessori. Imitando la comunicazione tra le cellule nervose, gli organoidi possono svolgere compiti complessi come l’apprendimento, la memoria e l’elaborazione delle informazioni. Ciò rende i bioprocessori più flessibili e adattivi rispetto ai processori convenzionali. Tuttavia, gli effetti a lungo termine di questa nuova tecnologia non sono ancora del tutto chiari. Domande come fino a che punto i bioprocessori possano imitare la complessità del cervello umano e in quali aree saranno più efficaci sono ancora oggetto di ricerca.
Considerazioni etiche: Navigare in nuovi territori
L’uso degli organoidi del cervello umano nell’informatica apre anche un campo complesso di considerazioni etiche. Questi organoidi, pur non possedendo coscienza, derivano da cellule umane e imitano alcune funzioni del cervello umano. Ciò solleva interrogativi sulle implicazioni morali del loro utilizzo nella ricerca e nella tecnologia. I dibattiti etici che potrebbero sorgere da questa tecnologia si concentreranno sulla misura in cui i materiali biologici umani possono essere utilizzati in applicazioni non mediche. Inoltre, devono essere attentamente considerati l’approvvigionamento di cellule per questi organoidi, i processi di consenso coinvolti e i potenziali impatti a lungo termine del loro utilizzo. Con il progredire di questa tecnologia, sarà fondamentale per gli organismi di regolamentazione, i ricercatori e il pubblico impegnarsi in discussioni sui quadri etici che dovrebbero guidare lo sviluppo e l’uso dei bioprocessori.
Scalabilità e accessibilità
Sebbene il potenziale dei bioprocessori sia immenso, ci sono sfide pratiche legate alla scalabilità e all’accessibilità che devono essere affrontate. La piattaforma di FinalSpark attualmente supporta un numero limitato di organoidi ed è accessibile a un gruppo selezionato di istituzioni a un costo considerevole. Sebbene la piattaforma neuro offra un’esperienza simile a quella di un cloud, i ricercatori non hanno ancora chiaro come la potenza di elaborazione di 16 organoidi possa essere condivisa tra più processi. Finora, solo nove istituzioni hanno avuto accesso alla piattaforma informatica remota e FinalSpark addebita una quota di abbonamento mensile di 500pcm (un tipo di criptovaluta) per ciascun utente.
Ciò rappresenta uno dei maggiori ostacoli alla diffusione dell’uso dei bioprocessori. Ciò solleva interrogativi sulla democratizzazione di tale tecnologia e sulla sua disponibilità per una comunità scientifica più ampia. La scalabilità dei bioprocessori implica non solo la capacità tecnica di produrre e mantenere un numero maggiore di organoidi, ma anche l’infrastruttura necessaria per supportare un accesso diffuso a questa tecnologia. Man mano che il campo si sviluppa, sarà necessario ideare strategie per garantire che questi strumenti innovativi possano avvantaggiare una gamma più ampia di ricercatori e professionisti senza costi proibitivi o barriere logistiche.
Lo sviluppo di bioprocessori che utilizzano organoidi del cervello umano da parte di FinalSpark segna un notevole progresso nell’integrazione della biologia con la tecnologia informatica. Sebbene il potenziale per ridurre il consumo energetico e migliorare le capacità computazionali sia significativo, questa tecnologia comporta anche complesse sfide etiche e pratiche. Man mano che andiamo avanti, sarà essenziale affrontare questi problemi in modo completo, garantendo che i benefici dei bioprocessori siano realizzati in modo responsabile ed equo.
Credito immagine in primo piano: FinalSpark
Source: Organidi cerebrali e bioprocessori: un nuovo approccio all’informatica