Microsoft Research presenta Quine, un modello mondiale multimodale della biologia

Microsoft Research, il 29 settembre 2026, ha introdotto Quine, un progetto di ricerca basato su un modello mondiale multimodale della biologia e su un’interfaccia interattiva che collega il modello a modelli di orchestrazione e ragionamento, strumenti scientifici, la letteratura di ricerca, il laboratorio umido e i team di scienziati che li utilizzano.

Con l’annuncio, Microsoft ha aperto le candidature per la prima coorte di Quine Fellows e ha riferito che, collaborando con ricercatori del Broad Institute of MIT and Harvard, ha utilizzato il sistema per classificare i composti previsti per produrre cambiamenti terapeutici nello stato cellulare tumorale, con diversi candidati tra i più alti convalidati in molteplici saggi di laboratorio umido.

L’annuncio è stato redatto da Nicolo Fusi, vicepresidente e scienziato distintivo, e da Jonathan M. Carlson, vicepresidente.

Un modello mondiale costruito su scale biologiche

Microsoft definisce il modello mondiale che sta perseguendo come quello che rappresenta lo stato di un sistema biologico, prevede come tale stato cambierebbe a seguito di un intervento e ragiona sulle conseguenze a valle diversi passi avanti. L’azienda afferma che tale sistema non sostituirebbe la sperimentazione; al contrario, consentirebbe ai ricercatori di valutare e classificare computazionalmente le direzioni candidate prima di impegnare risorse di laboratorio limitate.

Il modello di base di Quine è addestrato a apprendere rappresentazioni condivise tra scale biologiche e tipologie di dati, tra cui sequenza, struttura, funzione, stato cellulare e imaging. Le sue modalità di addestramento coprono genomica, proteine, chimica, RNA e stato cellulare, e bioimaging. Microsoft riferisce che l’addestramento congiunto su queste modalità rafforza anziché diluire le prestazioni: evidenze provenienti da una modalità possono informare previsioni in un’altra, catturando relazioni che, secondo l’azienda, potrebbero rimanere isolate o andare perse se fossero orchestrati modelli specialisti separati a dominio singolo.

Secondo la descrizione di Microsoft, il sistema funziona come un ciclo che inizia e termina con lo scienziato: una domanda genera proposte, le proposte si trasformano in esperimenti da eseguire, e le misurazioni risultanti affinano sia la domanda successiva sia il modello stesso. Il modello non deve essere perfetto, afferma l’azienda, aggiungendo che non catturerà mai perfettamente la biologia; serve solo a guidare utilmente la progettazione sperimentale.

La pagina del progetto Quine descrive tre componenti sviluppate in parallelo: il modello stesso, costruito per collegare evidenze tra proteine, cellule, tessuti e genomi; uno strato di strumenti destinato ad aiutare i ricercatori a scomporre le domande in passaggi, applicare modelli e strumenti scientifici, valutare le evidenze e rivedere i piani; e un programma di ricerca in cui scienziati Microsoft, borsisti, collaboratori e partner sperimentali testano il sistema su domande biologiche reali. La pagina data le linee di ricerca che alimentano Quine tra il 2021 e il 2026, coprendo proteine, il genoma regolatorio, il microambiente tumorale, la patologia tissutale, la microscopia e i dati biologici.

Microsoft Research afferma di aver trascorso più di due decenni lavorando all’intersezione tra calcolo e biologia, in immunologia, virologia, genomica, imaging biomedico, biologia cellulare e ingegneria delle proteine, e che Quine è diventato centrale nel modo in cui i suoi team perseguono la scoperta in settori tra cui biologia del cancro, ingegneria delle proteine, genomica e bioimaging.

Validazione in laboratorio umido nel cancro pancreatico

L’annuncio colloca il sistema in un caso specifico: l’adenocarcinoma duttale pancreatico (PDAC), che Microsoft descrive come la forma più comune di cancro al pancreas e tra le più difficili da trattare. Con i ricercatori del Broad Institute, l’azienda ha sviluppato e applicato modelli ex vivo derivati da pazienti per anni per testare un’ipotesi di lunga data: che il modo in cui un tumore si comporta e risponde ai farmaci dipenda dal suo stato cellulare trascrizionale così come dalla sua genetica. Le cellule tumorali PDAC possono trovarsi in diversi stati cellulari collegati alla risposta al trattamento.

Quella collaborazione rientra in Project Ex Vivo, uno sforzo congiunto di ricerca sul cancro tra Microsoft e il Broad Institute con il supporto del Dana-Farber Cancer Institute, volto a definire, ingegnerizzare e mirare agli stati cellulari nel cancro. Il suo lavoro iniziale su PDAC ha esaminato l’importanza terapeutica dello stato cellulare e dei suoi fattori microambientali.

Microsoft riferisce di aver utilizzato Quine per valutare e classificare migliaia di composti in base al loro potenziale di spostare le cellule tumorali tra stati rilevanti per la terapia. Nei studi di laboratorio umido incentrati sul passaggio dallo stato cellulare classico a quello basale, l’azienda afferma che i composti più alti classificati da Quine hanno spostato le cellule più lontano nella direzione prevista negli esperimenti, e diversi degli effetti più forti hanno coinvolto composti con meccanismi d’azione inaspettati, risultati che Microsoft descrive come un primo segnale che l’IA può far emergere opportunità per il riutilizzo e la scoperta di farmaci.

Il processo, dalla riduzione dello spazio di ricerca dei composti alla selezione di una lista ristretta di candidati per la validazione in laboratorio, ha richiesto un solo fine settimana, afferma Microsoft, un ritmo che descrive come potenzialmente capace di far risparmiare mesi di lavoro sperimentale e notevoli costi di ricerca.

Il passaggio inverso, dal basale al classico, si è rivelato più difficile, un risultato che l’azienda afferma corrisponda alla previsione di Quine secondo cui i composti disponibili avrebbero prodotto effetti più deboli in quella direzione. Gli esperimenti hanno anche confermato una previsione separata di Quine secondo cui diversi composti avrebbero spinto ripetutamente le cellule verso un terzo fenotipo distinto, il che, secondo Microsoft, suggerisce che il panorama degli stati cellulari del cancro pancreatico sia più complesso di un semplice asse classico‑basale. I prossimi passi in questo lavoro includono l’integrazione di nuovi set di dati RNA e compiti, l’affinamento delle previsioni di transizione di stato e l’aggiunta di stime di confidenza calibrate affinché gli scienziati possano classificare le ipotesi più solide per i test in laboratorio.

Termini della Borsa di Studio, Salvaguardie e Accesso a Fasi

Microsoft dichiara che Quine è una tecnologia di ricerca sperimentale, destinata esclusivamente alla ricerca e non all’uso clinico o medico, e che i suoi output possono essere incompleti o imprecisi, richiedendo la revisione da parte di ricercatori qualificati e la convalida mediante lavori scientifici ed esperimenti appropriati. L’accesso viene rilasciato secondo quello che l’azienda definisce un approccio deliberato e graduale: la disponibilità iniziale è limitata al programma Quine Fellows e a collaborazioni di ricerca selezionate, con revisione interna continua e salvaguardie integrate. Microsoft afferma di prevedere di ampliare l’accesso in futuro tramite prodotti come Microsoft Discovery man mano che la tecnologia matura.

La borsa di studio dura 16 settimane, include un supporto finanziario ed è ospitata da Microsoft Research a Cambridge, Massachusetts. È aperta a candidati dottorato, post‑doc, ricercatori scientifici e ricercatori accademici o indipendenti. I partecipanti lavoreranno al fianco dei ricercatori Microsoft con accesso a Quine e alle risorse informatiche, e alcuni progetti potranno ricevere anche supporto sperimentale. Le aree di interesse elencate includono la progettazione e l’ingegneria delle proteine; la progettazione, scoperta e ottimizzazione di enzimi; la perturbazione genetica e chimica dello stato cellulare; la ricerca terapeutica in fase iniziale in aree patologiche poco finanziate, inclusa la priorizzazione di ipotesi e composti; e problemi correlati in cui un’iterazione più rapida tra progettazione e sperimento potrebbe cambiare il risultato.

La pagina della borsa di studio avverte che l’applicazione non garantisce né la selezione né l’accesso, e che la partecipazione e il supporto dipendono da idoneità, selezione, capacità e termini scritti della borsa di studio. Le domande per la prima coorte sono state aperte il 29 settembre 2026 e rimarranno attive fino al 2 novembre 2026; la borsa di studio stessa è programmata dal 7 giugno 2027 al 24 settembre 2027.