Progetti di Ricerca

Quando si parla di malattie rare, è inevitabile parlare di ricerca scientifica e genetica.

Ignorate dalle grandi aziende farmaceutiche e trascurate dai grandi investimenti pubblici e privati, le malattie rare necessitano di essere studiate e analizzate, innanzitutto per essere comprese e successivamente per poter essere curate. Senza analisi, senza dati, senza comprensione infatti non ci può essere alcuna soluzione.

Le informazioni e i dati raccolti, grazie ai progetti di ricerca in corso, vengono diffuse e messe a disposizione della comunità scientifica, nazionale ed internazionale, attraverso partecipazioni a congressi e meeting di settore e pubblicazioni su riviste specializzate, in modo tale da contribuire in generale al progresso della conoscenza sulle malattie rare nonché nella speranza che, dalla loro condivisione, possano nascere nuove interessanti collaborazioni.

“La nostra strada verso una cura…”

Ricerca sostenuta da:

Ricerca sostenuta da:

1. DATASET PAZIENTI
Individuare tutti i pazienti affetti da IAHSP per la costruzione di un database open access per ogni paziente, in qualunque parte del mondo.
Ad oggi, infatti, manca un database che organizzi in modo univoco sia le caratteristiche cliniche e genetiche dei pazienti colpiti dalla patologia (IAHSP) sia quelle chimico-strutturali delle varie forme di alsina, la proteina modificata, responsabile dell’insorgenza della malattia. Tale database rappresenta un passaggio fondamentale per la raccolta dati dei pazienti e quindi per la loro potenziale analisi mediante tecniche di intelligenza artificiale, come ad esempio il machine learning.

In pratica: assemblare informazioni raccolti dai ricercatori coinvolti nel network denominato IAHSP consortium

Obiettivo: raccogliere e condividere informazioni per individuare pattern comuni
Modelizzazione della Alsina, la proteina responsabile della patologia: osservazione e spiegazione a livello molecolare del meccanismo patogenetico.
In pratica: Ottenere modelli 3D di Alsina al computer, anche sfruttando l’intelligenza artificiale, per capire come sarebbe la proteina espressa dal gene ALS2 in condizioni normali e come le mutazioni di Olly ne alterino la struttura.

Obiettivo: Raccogliere informazioni sui meccanismi della patologia e lavorare per riportare la proteina di Olly in una condizione “normale”, annullando gli effetti della mutazione tramite identificazione di molecole adatte.

2. STRUTTURE 3D DI ALSINA OTTENUTE TRAMITE CALCOLATORE
3. MODELLI CELLULARI
Dopo biopsia cutanea, setting up, ossia preparazione, dei modelli per osservare e comprendere a livello cellulare il meccanismo patogenetico.
In pratica: Generazione delle cellule staminali di Olivia, da cui sviluppare i motoneuroni, per creare il primo modello sperimentale umano di IAHSP. Questo modello sarà in grado di rappresentare i danni neurologici osservati nei pazienti come Olivia.

Obiettivo: Indagare e studiare i meccanismi cellulari e molecolari alla base della malattia; il modello, una volta validato, consentirà di valutare l’impatto terapeutico di composti individuati al calcolatore.
La caratterizzazione omica analizza globalmente le componenti molecolari dei modelli cellulari per comprendere il loro funzionamento e le alterazioni in condizioni patologiche.
In pratica: Analisi transcrittomica, proteomica e metabolomica delle di Olly.

Obiettivo: confrontare cellule sane e malate per identificare nuovi target farmacologici e biomarkers.

4. CARATTERIZZAZIONE OMICA
5. RICERCA DI BIOMARKERS
Ricerca di marcatori biologici e cellulari, ossia di quelle molecole che hanno l’espressione alterata in caso di patologia e che quindi possono essere usati per monitorare la progressione o la regressione della patologia in seguito a trattamenti.
Uno dei problemi principali delle malattie rare è infatti l’assenza di un marcatore. Tale marcatore deve poter essere monitorato idealmente attraverso un semplice esame del sangue. Esso rappresenta quindi un passaggio fondamentale, anche al fine di sviluppare una terapia farmacologia tradizionale e/o una terapia genica.

In pratica: studiare i fibroblasti di Olivia tramite microscopia ottica ed elettronica e analizzare i dati di omica.

Obiettivo: identificare un marcatore della sua patologia.
Produzione dell’Alsina (la proteina colpita dalla patologia) per via sperimentale e dei suoi principali domini per studi biochimici e per la risoluzione della struttura in 3D.
In pratica: produrre un quantitativo di alsina sufficiente da essere inviata a centri specializzati di criomicroscopia elettronica e per studi biochimici.

Obiettivo: verificare le ipotesi di struttura 3D ottenuta tramite computer.

6. ESPRESSIONE DI ALSINA
7. DRUG DISCOVERY
Ricerca e individuazione di farmaci che vadano a ristabilire la funzionalità cellulare alterata dalla patologia.
Ad oggi è stato individuato il menatetrenone (MK4), una molecola capace di ristabilire alcune funzioni dell’alsina di Olly. Da luglio 2022, ne è stato approvato l’uso compassionevole.

In pratica: per ogni target nuovo identificato tramite l’approccio omico, tramite analisi al calcolatore si identificano farmaci esistenti che possono modularne l’azione e poi tramite i modelli sperimentali
sviluppati si va a valutarne l’azione a livello cellulare.

Obiettivo: trovare un farmaco per curare la malattia di Olly tramite il riposizionamento di uno già esistente.
Ricerca di tecniche idonee per superare gli attuali limiti tecnologici circa l’applicazione della terapia genica per IASHP principalmente legati alle grandi dimensioni del gene ALS2.
In pratica: Monitoraggio continuo della letteratura e utilizzo del network esistente di ricercatori per l’identificazione immediata di tecniche avanzate per il delivery di geni di grandi dimensioni ai motoneuroni.

Obiettivo: essere pronti ad iniziare un programma di ricerca su una potenziale terapia genica non appena la tecnologia lo consenta sfruttando i risultati già ottenuti quali ad esempio l’identificazione del biomarker.

8. TERAPIA GENICA

Dataset Pazienti

Individuare tutti i pazienti affetti da IAHSP per la costruzione di un database open access per ogni paziente, in qualunque parte del mondo. Ad oggi, infatti, manca un database che organizzi in modo
univoco sia le caratteristiche cliniche e genetiche dei pazienti colpiti dalla patologia (IAHSP) sia quelle chimico-strutturali delle varie forme di alsina, la proteina modificata, responsabile dell’insorgenza della malattia. Tale database rappresenta un passaggio fondamentale per la raccolta dati dei pazienti e quindi per la loro potenziale analisi mediante tecniche di intelligenza artificiale, come ad esempio il machine learning.

IN PRATICA: assemblare informazioni raccolti dai ricercatori coinvolti nel network denominato IAHSP consortium
OBIETTIVO: raccogliere e condividere informazioni per individuare pattern comuni.

Strutture 3D di alsina ottenute tramite calcolatore

Modelizzazione della Alsina, la proteina responsabile della patologia: osservazione e spiegazione a livello molecolare del meccanismo patogenetico.

IN PRATICA: ottenere modelli 3D di Alsina al computer, anche sfruttando l’intelligenza artificiale, per capire come sarebbe la proteina espressa dal gene ALS2 in condizioni normali e come le mutazioni di Olly ne alterino la struttura.
OBIETTIVO: raccogliere informazioni sui meccanismi della patologia e lavorare per riportare la proteina di Olly in una condizione “normale”, annullando gli effetti della mutazione tramite identificazione di molecole adatte.

Documentazione: https://doi.org/10.1016/j.drudis.2021.12.018 | https://doi.org/10.1371/journal.pone.0270955 | https://doi.org/10.3389/fnmol.2021.772122 | https://doi.org/10.1002/prot.26728

Modelli Cellulari

Dopo biopsia cutanea, setting up, ossia preparazione, dei modelli per osservare e comprendere a livello cellulare il meccanismo patogenetico.

IN PRATICA: generazione delle cellule staminali di Olivia, da cui sviluppare i motoneuroni, per creare il primo modello sperimentale umano di IAHSP. Questo modello sarà in grado di rappresentare i danni neurologici osservati nei pazienti come Olivia.
OBIETTIVO: indagare e studiare i meccanismi cellulari e molecolari alla base della malattia; il modello, una volta validato, consentirà di valutare l’impatto terapeutico di composti individuati al calcolatore.

Caratterizzazione Omica

La caratterizzazione omica analizza globalmente le componenti molecolari dei modelli cellulari per comprendere il loro funzionamento e le alterazioni in condizioni patologiche.

IN PRATICA: analisi transcrittomica, proteomica e metabolomica delle di Olly.
OBIETTIVO: confrontare cellule sane e malate per identificare nuovi target farmacologici e biomarkers.

Ricerca di Biomarkers

Ricerca di marcatori biologici e cellulari, ossia di quelle molecole che hanno l’espressione alterata in caso di patologia e che quindi possono essere usati per monitorare la progressione o la regressione della patologia in seguito a trattamenti. Uno dei problemi principali delle malattie rare è infatti l’assenza di un marcatore. Tale marcatore deve poter essere monitorato idealmente attraverso un semplice esame del sangue. Esso rappresenta quindi un passaggio fondamentale, anche al fine di sviluppare una terapia farmacologia tradizionale e/o una terapia genica.

IN PRATICA: studiare i fibroblasti di Olivia tramite microscopia ottica ed elettronica e analizzare i dati di omica
OBIETTIVO: identificare un marcatore della sua patologia.

Documentazione: https://doi.org/10.3390/metabo12020174

Espressione di Alsina

Produzione dell’Alsina (la proteina colpita dalla patologia) per via sperimentale e dei suoi principali domini per studi biochimici e per la risoluzione della struttura in 3D.

IN PRATICA: produrre un quantitativo di alsina sufficiente da essere inviata a centri specializzati di criomicroscopia elettronica e per studi biochimici
OBIETTIVO: verificare le ipotesi di struttura 3D ottenuta tramite computer

Drug Discovery

Ricerca e individuazione di farmaci che vadano a ristabilire la funzionalità cellulare alterata dalla patologia. Ad oggi è stato individuato il menatetrenone (MK4), una molecola capace di ristabilire alcune funzioni dell’alsina di Olly. Da luglio 2022, ne è stato approvato l’uso compassionevole.

IN PRATICA: per ogni target nuovo identificato tramite l’approccio omico, tramite analisi al calcolatore si identificano farmaci esistenti che possono modularne l’azione e poi tramite i modelli sperimentali sviluppati si va a valutarne l’azione a livello cellulare.
OBIETTIVO: trovare un farmaco per curare la malattia di Olly tramite il riposizionamento di uno già esistente.

Documentazione: https://doi.org/10.3390/molecules27207063

Terapia Genica

Ricerca di tecniche idonee per superare gli attuali limiti tecnologici circa l’applicazione della terapia genica per IASHP principalmente legati alle grandi dimensioni del gene ALS2.

IN PRATICA: monitoraggio continuo della letteratura e utilizzo del network esistente di ricercatori per l’identificazione immediata di tecniche avanzate per il delivery di geni di grandi dimensioni ai motoneuroni.
OBIETTIVO: essere pronti ad iniziare un programma di ricerca su una potenziale terapia genica non appena la tecnologia lo consenta sfruttando i risultati già ottenuti quali ad esempio l’identificazione del biomarker.

Progetti di Ricerca

1. DATASET PAZIENTI

2. STRUTTURE 3D DI ALSINA OTTENUTE TRAMITE CALCOLATORE

3. MODELLI CELLULARI

4. CARATTERIZZAZIONE OMICA

5. RICERCA DI BIOMARKERS

6. ESPRESSIONE DI ALSINA

7. DRUG DISCOVERY

8. TERAPIA GENICA