Progetto “Sclerosi Multipla: from bench to bedside”

Il progetto “Sclerosi Multipla: from bench to bedside”, di cui è Responsabile Scientifico il Prof. Marco Salvetti, è un progetto in corso presso il Dipartimento di Neuroscienze, Salute Mentale e Organi di Senso NESMOS, afferente alla Facoltà di Medicina e Psicologia di “Sapienza” Università di Roma.

Finanziamento

Il progetto è finanziato per un importo di euro € 210.000,00 grazie al  contributo non condizionante di n. 5 aziende Farmaceutiche che hanno partecipato all’avviso pubblico n. 188/2023:

	Bristol-Myers Squibb S.r.l.
	Merck Serono S.p.A.
	Roche S.p.A.
	Novartis Farma S.p.A.
	Biogen Italia S.r.l.

Gruppo di Ricerca

Il Gruppo di Ricerca di questo progetto è composto dal Prof. Marco Salvetti (Responsabile scientifico, attuale Direttore del Dipartimento NESMOS), dalla Dott.ssa Maria Chiara Buscarinu, Dott.ssa R. Bigi, Prof. G. Ristori, Dott.ssa R. Reniè, Dott. G. Bellucci

Background

La sclerosi multipla (SM) è la più comune patologia demielinizzante del sistema nervoso centrale. Gli avanzamenti della ricerca negli ultimi decenni hanno permesso di caratterizzare i meccanismi disimmuni alla base dell’infiammazione cronica diretta contro il SNC, consentendo di ampliare l’armamentario terapeutico con farmaci disease-modifying con azione immuno-modulante o immuno-soppressiva. Non esiste tuttavia una cura che intervenga sui meccanismi eziologici della patologia, tuttora non completamente risolti.

Si ritiene, infatti, che la SM abbia una eziologia multifattoriale, derivante dall’interazione tra un assetto genetico predisponente e numerosi fattori ambientali (vitamina D, infezione del virus di Epstein-Barr, fumo, obesità).

Gli studi di associazione genome-wide (GWAS) hanno mostrato che la SM ha una architettura poligenica, costituita da 233 polimorfismi implicati nelle funzioni delle cellule del sistema immunitario adattativo e innato, inclusa la microglia; molte altre varianti mostrano un'associazione più debole con lo sviluppo della malattia, ma possono ampliare le conoscenze sulle implicazioni funzionali del patrimonio genetico dell'ospite nella fisiopatologia della malattia (Patsopoulos, IMSGC, Science 2019).

I futuri GWAS, grazie alla dimensione crescente delle coorti osservate, all’inclusione di pazienti di diversa origine etnica e al progresso nelle tecnologie di genotipizzazione aiuteranno a catturare una visione più ampia della genetica alla base della eziologia della malattia (Goris et al, Lancet Neurol 2022).

Attualmente, si è ancora lontani dal collegare la genetica individuale alle manifestazioni cliniche, inclusa la progressione della malattia. Una strategia più integrativa consisterebbe nell'aggiungere agli assi fisiopatologici derivati da misure strumentali (come la risonanza magnetica del sistema nervoso centrale) e dai biomarcatori (come la catena leggera del neurofilamento) la valutazione del carico genetico individuale. In effetti, ogni paziente con SM è portatore di un modello di varianti genetiche associate alla malattia, su cui basare un profilo personale dei meccanismi specifici del gene, della cellula e del percorso patogenetico specifico.

Questo profilo individuale di malattia genetica potrebbe aiutare a dare priorità alle terapie attualmente disponibili per la SM, ovvero a scegliere il farmaco con la più alta probabilità di efficacia in ciascun paziente; inoltre, potrebbe aiutare nell’identificazione di nuovi bersagli terapeutici e nel riposizionamento di farmaci

Obiettivo

L’obiettivo del progetto, è quindi quello di tradurre le conoscenze sulla genetica della SM in stratificazione dei pazienti e trattamenti personalizzati (Fase A), ma ambisce anche a trasferire questi dati nella pratica clinica e nell’approccio al paziente (Fase B).

Fasi di Progetto

Nella FASE A del progetto, si utilizzerà una strumentazione innovativa, il sistema Emulate, utile a simulare una condizione fisiologica dell’organo in esame.

Sebbene le line cellulari siano modelli molto utili per indagare i pathways molecolari, non riescono a ricreare la fisiologia di un organo specifico, specialmente quando è altamente complesso come il cervello; a volte, i modelli animali vengono utilizzati per aggirare questo problema, ma spesso la differenza di specie può implicare una risposta diversa al meccanismo fisiopatologico, non confrontabile con la risposta umana.

L’acquisto del sistema Emulate presenta molti vantaggi rispetto alla tecnica convenzionale di coltura di linee cellulari, in particolare:

1)  contiene cinque tipi di cellule umane (neuroni, astrociti, periciti, microglia e cellule endoteliali microvascolari cerebrali) che consentono a questo sistema di mimare le caratteristiche funzionali e morfologiche del tessuto cerebrale;

2)  il metodo di coltura non è statico, il chip è continuamente attraversato da un flusso di nutrienti che consentono alle cellule di crescere in un microambiente dinamico e di esibire un comportamento simile a quello in vivo; in particolare questa caratteristica può essere utile per “irrigare” il sistema con una soluzione contenente i farmaci da testare.

Con questa metodologia si può quindi arrivare a testare farmaci in un sistema pazientespecifico che simuli il più possibile l’ambiente fisiologico e la complessità della struttura cerebrale.

Nella FASE B, il progetto si propone l’ideazione e implementazione di un percorso dedicato al paziente che si avvalga di un network multidisciplinare operante con un approccio integrato. La rete sarà composta da neurologi specializzati nella gestione della SM in stretta collaborazione con biologi e bioinformatici.

Parte integrante del progetto è la messa in atto di attività di formazione periodica dirette dapprima alle figure coinvolte nel progetto e in seconda battuta ai pazienti, tramite incontri sulle tematiche riguardanti l’eziopatogenesi della SM e le implicazioni che questa ha nella terapia e in termini prognostici.

Una volta ottenuti i dati, il progetto prevede la creazione e attuazione di un percorso per il paziente, basato sulla divulgazione e revisione delle informazioni ottenute, in rapporto all’attività di malattia e fattori prognostici valutati, al fine di garantire un programma individualizzato e centrato sulle specifiche caratteristiche del paziente.

Piano sperimentale

FASE A

A 1.1: Profilazione individuale basata sull’assetto genetico tramite analisi bioinformatiche con dati genetici disponibili, ovvero genotipizzati con una serie di SNP a livello del genoma, successivamente abbinati alle varianti associate alla SM nell’ultimo GWAS, al fine di: calcolare i punteggi di rischio poligenico (PRS) del carico individuale di rischio di malattia; collegare gli SNP ai geni, tenendo conto della rilevanza funzionale della variante (come gli effetti sull'espressione genica, lo splicing, la regolazione epigenetica).

A 1.2: Costruzione e analisi del network molecolare individuale. Costruzione di una rete molecolare specifica di geni associati alla malattia e valutazione dell’arricchimento nelle reti di funzioni biologiche specifiche delle

cellule.

A 1.3: Prioritizzazione di target e molecole sulla base del profilo individuale Prioritizzazione dei target molecolari sulla base di ‘misure topologiche di rete’ per evidenziare i farmaci in grado di modificare il decorso della malattia, nonché nuovi bersagli e molecole riutilizzabili per ulteriori test.

A 1.4: Analisi di LCL di pazienti SM e controlli sani tramite il sistema brainchip Emulate Questo approccio permette di approfondire diversi aspetti, difficili da analizzare con colture cellulari convenzionali, come lo studio delle caratteristiche della neuroinfiammazione, la misurazione del trasporto di farmaci attraverso una struttura che mima la barriera emato-encefalica, la valutazione dell'efficacia dei farmaci candidati. Per comprendere meglio il ruolo dell'EBV nella patogenesi della SM, una linea cellulare linfoblastoide (LCL), ottenuta dalla raccolta di cellule mononucleate di sangue periferico da pazienti con SM e da controlli sani e dall'infezione con il ceppo B95.8-EBV, verrà iniettata nel brain-chip system: in questo modo sarà possibile studiare le specifiche vie di neuroinfiammazione causate dai linfociti B infettati da EBV; inoltre, i chip contenenti le cellule dei pazienti SM saranno usati anche per testare specifici farmaci.

A 1.5: Analisi con iPSC di pazienti SM tramite il sistema brain-chip Emulate Cellule staminali pluripotenti indotte (iPSC) verranno iniettate in un chip vuoto, con la finalità di creare un modello neuropatologico personalizzato: applicando approcci PRS/Mendelvar basati sul background genetico delle iPSC, questo modello sarà finalizzato a testare specifici farmaci.

FASE B

Fase B 1.1 (mesi 1-6): Selezione del personale necessario alla realizzazione del progetto (biologo e bioinformatico); attività di formazione del personale selezionato da parte di medici e ricercatori afferenti al Dipartimento.

Fase B 1.2 (mesi 6-12):

1. Incontri preparatori multidisciplinari con le figure professionali coinvolte;

2. Preparazione del materiale divulgativo cartaceo e digitale per i pazienti Fase B 1.3 (mesi 12-24).

Fase B 1.3 (mesi 12-24): Implementazione e realizzazione del progetto, promozione dell’iniziativa e incontri con i pazienti, avvio dell’attività periodica. Nello specifico saranno previsti due incontri di divulgazione, rivolti ai pazienti afferenti al centro clinico ed ai loro familiari.

Fase B 1.4: completamento del progetto, raccolta del feed back dei pazienti sull’esperienza e valutazione di potenziali aree di miglioramento del percorso. Incontri post-evento tra le figure professionali coinvolte per ottimizzazione del percorso generale.