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Sfide Scientifiche nello Sviluppo di Lab-on-a-Chip e POCT |.03

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Un terzo aspetto che ritengo estremamente rilevante e interessante per capire cosa sia andato storto nella vicenda Theranos ha a che fare con il background e le competenze della sua fondatrice e CEO.

Elizabeth Holmes ha fondato Theranos quando non aveva alcuna competenza in medicina né biologia o chimica, ma solamente basilari conoscenze ingegneristiche. Non è un caso che la Holmes abbia focalizzato tutti i suoi sforzi nello sviluppo di componenti ingegneristiche e abbia invece totalmente ignorato che, per poter realizzare l’Edison con le funzionalità da essa rivendicate, vi erano rilevanti sfide scientifiche da risolvere sul piano ad esempio della chimica, biologia ed ematologia.

Dopo aver frequentato un solo corso in micro-fluidica, alla fine del primo anno di lezioni universitarie la Holmes ha abbandonato gli studi definitivamente. Il corso di microfluidica è stato fondamentale per le sue decisioni future. Grazie a quel corso conobbe infatti gli ultimi sviluppi tecnologici nella realizzazione di dispositivi per diabetici. I patch per diabetici divennero l’ispirazione per l’avvio della sua startup.  E se i primi progetti della Holmes erano più materia di fantascienza che reali progetti tecnologici, nel 2003 fondò la start-up e si dedicò alla realizzazione due fondamentali dispositivi. Il nanotainer, un dispositivo rappresentato da un contenitore in grado di raccogliere una o due gocce di sangue, che secondo le dichiarazioni di Theranos era la quantità sufficiente per svolgere sino a 240 test. Quindi un secondo ben più complesso dispositivo, l’Edison, ovvero un robot in grado di svolgere automaticamente sul campione contenuto nel nanotainer sino a 240 test. I test commercializzati andavano da chimica clinica, test immunologici, test di dna e esami su cellule. Dopo l’inserimento del nanotainer nel robot si attivavano le funzionalità automatiche di manipolazione del campione ed esame, senza necessità di alcun intervento umano sul campione.

La miniaturizzazione e automatizzazione di metodi analitici e processi chimici è una delle più rilevanti applicazione della scienza e tecnologia microfluidica. Infatti gli sviluppi scientifici e tecnologici della microfluidica apportano notevoli benefici nello sviluppo di nuovi strumenti diagnostici in termini di miglioramento dell’efficienza, portabilità, aumento della velocità nel processare i campioni, riduzione dei costi di fabbricazione, ridotto consumo di campioni e reagenti. In particolare si lavora nella direzione dello sviluppo di Lab on a Chip, per cui si ambisce ad integrare facilmente varie componenti  in un unico dispositivo diagnostico, e nella direzione della creazione di dispositivi POCT chiamati anche test rapidi o test satelliti o test remoti che sono in sostanza eseguibili vicino al paziente o nel luogo nel quale viene fornita l’assistenza sanitaria.  I risultati, pronti in tempi brevi, permettono il loro utilizzo immediato.

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Theranos si è dunque inserita in un filone di innovazione tecnologica consolidato e ricco di avanzamenti anche più recenti. Le sue invenzioni non possono definirsi “radicali” bensì incrementali. Tuttavia l’aspetto rilevante qui è non è tanto la natura delle invenzioni di Theranos come radicali o incrementali, bensì la direzione che la società si è data sul piano strategia di sviluppo tecnologico. Il portafoglio brevettuale di Theranos, circa 490 tra brevetti concessi e domande depositate, rispecchia perfettamente questa direzione, in quanto copre numerose componenti ingegneristiche (dell’Edison) descritte in maniera alquanto generica. 

Il dubbio, ingenuo ma forse fondato, è che la Holmes non avesse compreso la natura della microfluidica. Vale la pena per chiarezza precisare che la microfluidica ha la peculiarità di essere essa una scienza e altresì una tecnologia. Una scienza in quanto studia e controlla il comportamento dei fluidi e particelle a microscala, e altresì una tecnologia che sviluppa metodi e dispositivi che possono svolgere questi compiti con precisione e efficacia. In essa pertanto troviamo il classico rapporto tra scienza e tecnologia. La scienza indaga i fenomeni naturali, la tecnologia utilizza le conoscenze scientifiche per creare o migliorare prodotti e strumenti a disposizione dell’uomo.  Scienza e tecnologia son quindi distinte ma legate strettamente tra di loro. Infatti da un lato la conoscenza scientifica non ha utilità pratica se non applicata nello sviluppo tecnologico, e dall’altro la scoperta scientifica è alla base del progresso tecnologico.  In realtà il rapporto è biunivoco perché la tecnologia può fornire alla scienza strumenti sempre più avanzati e agevolarne il progredire.

Nella microfluidica pertanto si lavora nell’interfaccia tra biologia, chimica, ingegneria e medicina, genetica. Ad esempio se è vero che da 10 anni si lavora allo sviluppo di test via POCT che utilizzano sangue prelevato dal dito, tuttavia sino ad ora tali test rappresentano una percentuale limitata dei test disponibili nei laboratori.  Allo stato attuale i test si effettuano su regolari prelievi venosi che permettono di raccogliere dosi necessarie di sangue per svolgere la maggior parte dei test. E questo per una ragione precisa. Infatti quando si passa dal prelievo venoso  al prelievo di poche gocce di sangue dal dito, per l’accuratezza dei risultati dei test è rilevante la questione della variazione da goccia a goccia delle componenti cellulari del sangue. Theranos – né nei brevetti né nei discorsi pubblici e ancor meno in pubblicazioni scientifiche o conferenze mediche – ha mai spiegato alla comunità scientifica come tale variazione potesse diventare ininfluente nel passaggio da prelievo venoso a prelievo attraverso fingerprint per identificare l’analita e ottenere test attendibili e accurati sulle micro-dosi di sangue.

L’approccio della Holmes era prettamente ingegneristico,  tutto focalizzato sulla miniaturizzazione dei processi e nella automatizzazione delle procedure dei test. Tuttavia è evidente che l’Edison poteva dirsi invenzione utile solo se fosse stato in grado di produrre test accurati, ma non sembra che grande sforzo sia stato fatto per comprendere e superare numerose sfide scientifiche che permettessero all’Edison di funzionare per quello scopo. In sostanza sembra chiaro che Theranos procedesse verso una evoluzione ingegneristica non accompagnata da un concomitante progresso scientifico sul piano della chimica, biologia ed ematologia.

They had said they could use their Edison machines to get comprehensive test results on a patient in four hours with just a finger prick of blood - at a cost of just $30 a time. But in July they were banned from running the tests for two years

Per fare degli esempi concreti: allo stato attuale diverse classi di esami sanguigni richiedono procedure diverse in laboratorio, e pertanto è necessario un nuovo prelievo sanguigno per procedere ad esami di una diversa classe; oppure il sangue ricavato da piccoli cerotti applicati sul dito (come faceva Theranos) è meno puro di quello ottenuto da un prelievo venoso in quanto spesso misto a tessuti e cellule che possono interferire con i test; come anticipato anche il quantitativo di sangue è rilevante, perché variano le componenti cellulari.

Theranos non ha mai spiegato come fosse riuscita a svolgere certi test su campioni di sangue quantitativamente e qualitativamente diversi da quelli ora necessari nella pratica ordinaria dei laboratori concorrenti. In particolare, solo in una occasione Theranos ha presentato alla comunità scientifica le proprie innovazioni, come l’amplificazione isotermica utilizzata per il test di biologia molecolare e il citometro a vetrino utilizzato per la valutazione del sottoinsieme dei linfociti. Queste sono tecnologie nuove e interessanti, ma non testate a sufficienza nei laboratori clinici per poter essere incluse nel robot.

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Secondo il giornalista Carreyrou, Elisabeth Holmes era talmente ossessionata da Steve Jobs che ha voluto imitarne il percorso pedissequamente, senza considerare l’ambito tecnologico in cui Theranos operava. Da qui l’ossessione per il perfezionamento del design del robot (si veda l’ultima versione del MiniLab ad esempio) e del nanotainer e la totale noncuranza per le questioni scientifiche irrisolte che impedivano all’Edison di funzionare per lo scopo dichiarato. 

Qualcuno potrebbe sollevare una ragionevole obiezione a questa ricostruzione e prospettiva. Ovvero potrebbe contestare che il CEO di una startup del settore diagnostico non debba necessariamente avere competenze scientifiche nell’ambito interessato e che con oltre 700 milioni di dollari di finanziamenti Theranos ha avuto la possibilità di assumere i migliori chimici, medici, scienziati e tecnici di laboratorio. Questo è senz’altro vero in generale, ma non vale nel caso specifico di Theranos, posto che la Holmes si era riservata non solo il ruolo di fondatore e CEO, ma altresì quello di inventore. La stragrande maggioranza dei brevetti di Theranos indicano la Holmes come co-inventore; in secondo luogo la narrativa aziendale prevedeva che Theranos fosse stata costruita attorno al primo brevetto redatto dalla Holmes in uno scantinato; in terzo luogo Theranos aveva un continuo ricambio di dipendenti dei ruoli fondamentali nell’ambito della ricerca e sviluppo; infine, l’aspetto più importante, la politica aziendale non solo non incentivava ma scoraggiava la comunicazione tra ingegneri elettronici da un lato e chimici e biologi dall’altro. 

In sostanza la Holmes era l’unica ad avere un reale ed effettivo ruolo di monitoraggio degli avanzamenti e progressi tecnologici e scientifici che si realizzavano in azienda nello sviluppo del robot. Allo stesso tempo non aveva le competenze necessarie per questo ruolo. 

Ritengo emblematica in tal senso, a conferma di questa ricostruzione, la vicenda del defunto scienziato bio-chimico britannico Ian Gibbons.

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Sopra Ian Gibbons

 

Gibbons fu assunto dalla Holmes nel 2005 in quanto aveva svolto un sostanziale lavoro di ricerca su sistemi di micro-fluidica.  La loro collaborazione ha permesso il deposito di 23 brevetti in cui sono entrambi menzionati come co-inventori. Gibbons ebbe un rapporto fortemente tormentato con la Holmes in quanto, da quanto riferito dalla vedova ed ex dipendenti, si sentiva forzato a collaborare alla stesura di brevetti per invenzioni che non funzionavano. Gibbons disse alla moglie “nulla funziona”.

 

 

 

 

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Diritti d’autore e Termini di Utilizzo.Tutti i diritti sono riservati | Autore: Maria Luisa Manis |Data di Pubblicazione: 08/08/2019. L’utilizzazione del presente Articolo è consentita solo per le finalità e nei limiti previsti dall’Articolo 70 della L.663/1941 e a condizione che si rispetti la modalità di citazione in APA style per le citazioni di blog-post come fonti di ricerca scientifica. Nel caso di utilizzazione nell’ambito di un web-blog è possibile menzionare solo l’iniziale del nome, cognome dell’autore, anno, il titolo dell’articolo e link dell’articolo; nel caso di condivisione del link dell’articolo sui social media è possibile menzionare solo l’iniziale del nome e cognome dell’autore. Qualsiasi utilizzazione al di fuori dei limiti di cui all’Articolo 70 della L.663/1941 è vietato.Una volta pubblicato l’articolo non sarà oggetto di modifiche successive, salvo correzione di eventuali errori di battitura. Eventuali aggiornamenti sostanziali saranno espressamente menzionati nella stessa pagina dell’articolo. Si garantisce l’accessibilità permanente; in caso di rimozione del blog, l’articolo sarà reso disponibile in altra repository che ne  garantisca il libero accesso. Il presente articolo non equivale ad una consulenza professionale sul tema trattato.