Progetto IMPACT – Fondazione HEAL ITALIA

1. Utilizzare i profili genetici e molecolari già ottenuti attraverso tecniche di sequenziamento avanzato da diversi tipi di tumore, in particolare l’epatocarcinoma (HCC), il carcinoma mammario resistente ai farmaci (TNBC) ed il tumore della testa e del collo (TTC), analizzando come queste caratteristiche influenzano la risposta ai vari trattamenti terapeutici oncologici. Inoltre, si svilupperanno sistemi ottimizzati di “drug-delivery” per la cura dell’HCC e dei TTC, neoplasie per le quali tuttora non esiste un trattamento farmacologico efficace.
2. Implementare, in ambito predittivo e diagnostico, i marcatori molecolari e clinici individuati nei precedenti progetti al fine di arrivare ad una definizione personalizzata del rischio cardiometabolico, con specifica attenzione al ruolo del diabete, e sviluppare/riposizionare, in prospettiva del loro preciso uso clinico, farmaci in grado di prevenire/far regredire il diabete.
3. Valutare l’efficacia delle terapie personalizzate in coorti di pazienti attraverso studi clinici pilota per validare le terapie personalizzate basate sui risultati ottenuti e disegnare un protocollo di medicina personalizzata applicabile in ambito clinico attraverso specifici “clinical trials”. Sviluppare modelli predittivi per guidare scelte terapeutiche personalizzate attraverso la messa a punto di algoritmi per la prescrizione che integrino dati genetici, clinici e di risposta alle terapie. In particolare, si svilupperà un un modello innovativo di medicina di precisione e personalizzata che utilizzi dati farmacogenomici per guidare le decisioni terapeutiche nella pratica clinica quotidiana che permetterà di arrivare al “passaporto farmacogenetico”. L’utilizzo dell’intelligenza artificiale nel progetto consentirà di sviluppare sofisticati modelli predittivi multi-parametrici personalizzati.

In questa parte del progetto verranno utilizzate le banche dati già presenti presso le istituzioni partecipanti al progetto quali le Università di Cagliari e Napoli, gli IRCCS  Neuromed e Pascale e la Biogem, i quali, mediante studi di genomica, epigenomica, trascrittomica e proteomica hanno identificato biomarcatori  (vedi WP1) funzionali a migliorare la predizione e la diagnosi di malattie complesse quali alcune forme il cancro, (HCC, TNBC e  tumori testa-collo) e alcuni fattori di rischio per malattie cardiometaboliche (diabete e malattia epatica steatosica associata a disfunzione metabolica). Verranno potenziati protocolli predittivi e diagnostici che combinano dati clinici e molecolari, permettendo una puntuale definizione nosologica del singolo paziente. Saranno utilizzati algoritmi di intelligenza artificiale per interpretare i dati molecolari e per lo sviluppo di report personalizzati per ogni paziente. Verranno sviluppate nanoparticelle funzionalizzate che possano riconoscere biomarcatori specifici nel sangue o nei tessuti, permettendo diagnosi precoci e accurate. Tali nanoparticelle potranno essere utilizzate in tecniche di imaging avanzate, migliorando la sensibilità e la specificità delle analisi.  

Sempre basandosi su quanto conseguito o in fase di completmento nelle progettualità “Heal Italia” e “Terapia genica e farmaci con tecnologia a RNA”, questa parte della proposta intende sviluppare ulteriormente e/o riposizionare farmaci per le patologie oggetto del presente piano, fino e in alcuni casi oltre la soglia del loro impiego clinico, al contempo implementando sistemi nanotecnologici innovativi per migliorare la somministrazione mirata di farmaci e il loro monitoraggio (vedi WP1-3).  In particolare, da quest’ultimo punto di vista si svilupperanno “nanocarriers” che trasportino farmaci direttamente alle cellule malate, riducendone gli effetti collaterali e aumentandone l’efficacia terapeutica. Inoltre, verrà implementato l’uso di nanoparticelle caricate con piccole molecole o miRNA identificati nel corso dei precedenti progetti, in grado di rilasciare il farmaco solo in presenza di determinati segnali molecolari associati alla malattia. Si prevede anche la maturazione di sensori nanotecnologici impiantabili o indossabili per il monitoraggio in tempo reale di parametri vitali e specifici biomarcatori, consentendo un aggiustamento tempestivo delle terapie. Questi nuovi dispositivi porteranno a trattamenti più efficaci e personalizzati con una riduzione degli effetti collaterali e dei costi sanitari. Tutto ciò può rivoluzionare la medicina di precisione, rendendo le terapie più mirate, sicure, efficaci e adattate alle caratteristiche molecolari e cliniche di ogni paziente. Di particolare interesse sono i nonovettori lipidici trasportanti proteine CAR anti GD2 che offrono la possibilità di ingegnerizzare in-vivo i linfociti del paziente, equipaggiando efficacemente le cellule T con istruzioni CAR per un potenziato riconoscimento e attacco ai tumori, senza l’uso di vettori virali (vedi WP 2).

Questa terza valenza del progetto intende avviare verso la pratica clinica e/o implementare l’uso clinico di parte di quanto esposto nei precedenti paragrafi. Per quanto riguarda il contesto oncologico, negli ultimi anni i vaccini a RNA hanno mostrato un grande potenziale come strumenti innovativi per stimolare il sistema immunitario contro le cellule tumorali. Questi vaccini sfruttano la capacità dell’RNA di codificare antigeni specifici, permettendo al corpo di riconoscere e combattere le cellule cancerose in modo mirato. Tale approccio può rappresentare quindi una strategia personalizzata e meno invasiva rispetto alle terapie tradizionali, e con ulteriori studi e sviluppi potrebbe diventare una componente chiave nella lotta contro il cancro. 

Il nostro progetto svilupperà un “clinical trial” di fase I/II su un vaccino a RNA basato sui profili antigenici di pazienti con HCC.  Si valuterà l’efficacia del vaccino nello stimolare una risposta immunitaria contro il tumore nonché la sua sicurezza e tollerabilità in modelli clinici. Le fasi di selezione degli antigeni, il disegno delle molecole di RNA che codificano gli antigeni selezionati, ottimizzate per una rapida produzione e alta efficacia e la valutazione del vaccino in modelli animali per verificare la risposta immunitaria e l’efficacia contro il tumore sono stati già portati a termine dall’unità del IRCCS “Pascale “di Napoli. Si condurrà il trial su pazienti volontari, monitorando risposte immunitarie, riduzione del tumore ed eventuali effetti collaterali. 

I risultati attesi sono: 

1. Lo sviluppo di un vaccino a RNA altamente sicuro per il trattamento dell’HCC; 
2. il miglioramento della risposta immunitaria contro il cancro; 
3. la potenziale riduzione della mortalità e il miglioramento della qualità di vita dei pazienti. 

Per quanto riguarda le malattie cardiometaboliche, il focus sarà su molecole capaci di prevenire e/o far regredire il danno beta cellulare nel diabete, evento centrale nell’insorgenza e nella progressione della malattia. L’utilizzo di dati di genomica, trascrittomica e metilomica di beta cellule di soggetti con diabete di tipo 2, combinati con l’uso di specifici programmi (quali Connectivity Map e iLINK), ha consentito, nei precedenti progetti, di individuare alcune classi di farmaci potenzialmente attivi in tal senso. Inoltre, come meglio dettagliato nel WP3, partners nell’ambito dell’attuale proposta caratterizzeranno e/o forniranno molecole già in uso per altre patologie (ad esempio reparixin) o in sviluppo (farmaci attivi sul mitocondrio). Si prevede di verificare l’efficacia di alcune di tali molecole in modelli animali di diabete, e di individuarne almeno due per potenziali studi pilota nell’uomo.

L'Università degli Studi di Foggia metterà a disposizione le competenze e le infrastrutture del Dipartimento di Medicina Clinica e Sperimentale, in stretta collaborazione con l'Azienda Ospedaliero-Universitaria "Ospedali Riuniti" di Foggia. In particolare, l'unità di Foggia opera attraverso un sistema integrato di 9 core facilities ospitate presso il Centro di Ricerche Biomediche "Emanuele Altomare" (spettroscopia laser e nano-microscopia, spettrofluorimetria, microscopia elettronica, proteomica, citofluorimetria, genomica, microscopia a fluorescenza, microscopia confocale e spettrometria di massa), un laboratorio di patologia orale e l'Unità Operativa di Oncologia Medica e Terapia Biomolecolare.

Sul piano scientifico, il contributo di Foggia si concentra sulla ricerca traslazionale in oncologia testa-collo, con focus su biomarcatori e medicina di precisione per il carcinoma orale e laringeo. In particolare, l'Università di Foggia ha identificato un pannello di microRNA esosomiali salivari (miR-10b-5p, miR-486-5p, miR-24-3p, miR-412-3p, miR-512-3p) destinati a essere validati come strumenti non invasivi di biomonitoraggio per la diagnosi precoce e la prognosi dei tumori testa-collo (HNSCC), contribuendo così direttamente allo sviluppo di nuovi biosensori diagnostici previsti dal progetto.

L’Università di Foggia attraverso la Fondazione HEAL Italia ha partecipato alle Azioni:

Sostegno a un numero limitato di filiere strategiche della ricerca con il progetto “Innovation in Medicine for PersonAlized Care and Therapies” - acronimo I.M.P.A.C.T – CUP B79H26000270007.

Le tematiche che si intendono realizzare nell’Azione 1.1.2 per l’Università di Foggia sono:

1. Sviluppo di tecnologie non invasive per la diagnosi precoce del carcinoma del distretto testa-collo, con particolare riferimento all’uso della saliva come matrice biologica e all’impiego di microRNA e vescicole extracellulari come biomarcatori.
2. Integrazione di approcci omici avanzati (trascrittomica spaziale, single-cell, genomica) per la medicina personalizzata, in sinergia con piattaforme PNRR per la caratterizzazione molecolare dei pazienti oncologici.
3. Validazione preclinica e clinica di biomarcatori, sia salivari che per utilizzo in microscopia molecolare, per disordini potenzialmente maligni orali, come strumento predittivo per la trasformazione maligna, con ricadute sul monitoraggio e follow-up personalizzato.
4. Trasferimento tecnologico verso soluzioni diagnostiche di tipo point-of-care, basate sull’impiego di biosensori, chip microfluidici e kit diagnostici su saliva e su modalità di imaging multiscala, in collaborazione con partner industriali.
5. Gestione personalizzata della morbidità e delle complicanze di trattamento delle patologie oncologiche del distretto testa collo.
6. Sviluppo di protocolli che utilizzino composti naturali, con particolare riferimento all’uso del polifenolo Polidatina, per l'inibizione di precancerosi e tumori del cavo orale.
7. Applicazione integrata di digital pathology, tecniche multiplex e AI su campioni FFPE di carcinomi testa-collo, per sviluppare pipeline analitiche su immagini istologiche digitali. Con l’obbiettivo di identificare biomarcatori morfologici e molecolari, definire modelli predittivi clinico-prognostici e costruire una banca dati a supporto della medicina personalizzata e dell’oncologia di precisione.
8. Implementazione delle tecniche di espansione di cellule epiteliali respiratorie primarie per ottenere un modello ex-vivo pre-clinico e uso di espettorato al fine di:
   • Screening simultaneo a media/alta produttività di librerie di composti allo scopo di identificare potenziali candidati farmaci con rapidità, efficienza e costi bassi, e accelerare l’analisi dei bersagli terapeutici.
   • Studio di biomarcatori molecolari, quali microRNA e vescicole extracellulari, per la diagnosi e la progressione della malattia, nonché per monitorare l’efficacia delle terapie.
   • Applicazione per lo sviluppo di iniziative di trasferimento tecnologico volte ad utilizzare il modello pre-clinico per lo studio di altri composti (combinazioni di farmaci/molecole bioattive/geni).

Importo finanziato € 800.160,00

Sostegno alla validazione e messa in rete di forme di aggregazione che aiutino la contaminazione del sistema della ricerca con il progetto “The Southern technopole for Personalized Medicine” - CUP B72F26000220005;

I principali asset che costituiscono dotazione presente nelle unità operative di svolgimento dell’azione e delle attività del Polo (es. laboratori, installazioni tecnologiche di rilievo, grandi apparecchiature o strumentazione esclusiva, know-How, etc.) e della Clinica Odontoiatrica: Le unità operative coinvolte nel progetto dispongono di una dotazione infrastrutturale avanzata e coerente con gli obiettivi progettuali. 

In particolare, si segnalano:

Laboratori specializzati

Laboratori di biologia molecolare, biochimica e citomorfologiae immunoistochimica, attrezzati per:

• Estrazione e purificazione di RNA e miRNA da liquidi biologici (saliva, sangue, espettorato)
• Tecnologie di imaging integrato multiscala per facilitare la diagnosi in tempo reale
• Analisi di espressione genica (qPCR, digital PCR, RNAseq)e strumentazione per la rilevazione di marcatori proteici e molecolari su campioni di tessutoFFPE.
• Colture cellulari e manipolazioni avanzate in ambiente sterile (BSL2+)
• Ecosistema tecnologico interamente digitale, coadiuvato da algoritmi di intelligenza artificiale, finalizzato al design ed alla realizzazione di soluzioni di riabilitazione orale, anatomica e funzionale, completamente individualizzate, per la gestione della morbidità e delle complicanze degli attuali trattamenti delle patologie oncologiche del distretto testa-collo.

Strumentazione tecnologica di rilievo

• Leprechaun: piattaforma ottica ad alta sensibilità per la quantificazione e fenotipizzazione di microvescicole extracellulari (EV) fino a 35 nm, con funzionalità di analisi multiparametrica e colocalizzazione marker-specifica, senza utilizzo di fluorescenza.
• Nanosight Pro (Malvern): sistema basato su Nanoparticle Tracking Analysis (NTA) per la misurazione precisa di concentrazione e dimensione di EV, esosomi e nanoparticelle in fluidi biologici.
• NanoZoomer S60 C13210 series prodotto da Hamamatsu Photonics: scanner digitale pervetrini (Whole Slide Imaging, WSI; Tissue Microarray, TMA), progettato per ladigitalizzazione e valutazione qualitativa e quantitativa ad alta velocità di vetrini istologici.
• Xenium (10x Genomics): piattaforma di trascrittomica spaziale a singola cellula, in grado di combinare informazioni morfologiche e di espressione genica con risoluzione subcellulare, utile per studi su microambienti tumorali, displasia e condizioni OPMD.
• ViewnVivo (Optiscan): pitattaforma portatile di imaging in vivo che offre una risoluzione 3D a livello cellulare per la diagnosi di microlesioni attraverso un sistema di endomicroscopia confocale a laser a fibra scansionante ad alta risoluzione.
• Postazione bioinformaticadotata di risorse hardware (192 GB CPU, 64 TB storage) e softwareper l’integrazione e l’elaborazione di datimultidimensionali completa di ambiente di sviluppo per implementazione, training, fine tuning e deployment di LLM o altre soluzioni basate su algoritmi di intelligenza artificiale.

Know-how specialistico richiesto

Competenze consolidate in tecniche di liquid biopsy, isolamento e analisi di EV, trascrittomica spaziale e bioinformatica integrativa.
Collaborazioni attive con centri clinici e di ricerca oncologica per la raccolta di campioni biologici e va lidazione traslazionale.
Esperienza nella gestione di progetti di ricerca biomedica competitiva, inclusi studi traslazionali e multi omici.
Sviluppo di protocolli clinici per il miglioramento della qualità della vita e la riabilitazione anatomica e funzion ale del sistema stomatognatico, mediante tecnologie digitali
Rilevazione simultanea di marcatori proteici e molecolari e sviluppo di modelli predittivi per la stratificazione del rischio clinico.
Sviluppo di modelli ex vivo di colture cellulari primarie, isolamento e analisi di EV e di miRNA.

I servizi da erogare e/o iniziative da svolgere per funzionamento e animazione del Polo:

• Servizi per l’accesso condiviso alle infrastrutture e supporto tecnico-specialistico alle imprese;
• Attività di matchmaking tra ricerca pubblica e impresa, workshop congiunti, demo-day;
• Mentoring e supporto al trasferimento tecnologico per start-up e PMI del Polo;
• Attivazione di uno sportello digitale e fisico di front-office per la valorizzazione della ricerca; 
• Servizio per l’accesso di pazienti, trattamento delle morbidità e complicanze connesse alle attuali terapie delle patologie oncologiche ecreazione di una mediateca multidimensionale per scopi scientifici e formativi

Importo finanziato € 800.160,00