TRAIN

OBIETTIVI PRINCIPALI DEL PROGETTO

L’obiettivo complessivo del progetto è incrementare la cooperazione tra soggetti chiave del campo biomedico quali istituti di ricerca, università e aziende per realizzare una piattaforma di servizi, basata su un’innovativa combinazione di due discipline, la biologia cellulare e l’analisi di grandi quantità di dati, nell'ambito delle patologie cardiache, infiammatorie, delle problematiche legate a ferite difficili e di altre potenziali patologie, aumentando così l’innovatività e la competitività nel settore della ricerca biomedica.

SITUAZIONE ATTUALE DELL’IMPLEMENTAZIONE PROGETTUALE (30/05/2018)

I partner scientifici stanno collaborando per l’analisi dei dati generati da screening ad alta processività, finalizzati all’identificazione di composti in grado di modulare la fibrosi cardiaca. Tutti i partner hanno avviato la mappatura delle aziende ed istituti del territorio che potrebbero avvantaggiarsi dei servizi sviluppati da TRAIN, nonché un progetto pilota volto a validare mediante saggi cellulari la presenza di micro-organismi contaminanti all’interno di prodotti alimentari.

SITUAZIONE ATTUALE DELL’IMPLEMENTAZIONE PROGETTUALE (14/12/2018)

Nel corso del 2018 hanno avuto massima importanza le attività di ricerca e collaborazione dei partner scientifici. 
Gli studi avvenuti nei laboratori del lead partner si sono concentrati sui test per valutare l’efficacia di composti chimici identificati da IJS capaci di modulare l’attivazione dei miofibroblasti in modelli cellulari di fibrosi cardiaca e polmonare. 
Inoltre, ICGEB ha continuato la ricerca per la produzione di tessuto cardiaco in provetta, coltivando cardiomiociti, fibroblasti e cellule endoteliali. Il tutto in condizioni di ipossia, per avvicinare le naturali situazioni di un infarto del miocardio, che inevitabilmente si accompagna ad una riduzione dell’apporto di ossigeno alle cellule cardiache.
Tali esperimenti hanno anche portato alla definizione di protocolli per l’isolamento e la coltura di cellule della pelle, quale modello di ferita difficile su cui studiare il potenziale effetto terapeutico di composti pro-angiogenetici, ed in grado di stimolare una maggiore vascolarizzazione della ferita e quindi di promuoverne la guarigione.

Parallelamente ICGEB e IJS hanno elaborato i dati di un altro screening finalizzato alla definizione di microRNA capaci di modulare la proliferazione di cellule muscolari lisce di arteria polmonare. IJS ha elaborato i dati identificando, per ogni microRNA, i potenziali geni bersaglio e arrivando alla definizione di una serie di geni che sembrano essere quelli maggiormente responsabili della proliferazione di queste cellule. 

Inoltre, sono stati validati saggi precedentemente ottimizzati (proliferazione, morte cellulare, stress ossidativo e angiogenesi).

Per quanto riguarda la ricerca di saggi destinati alla individuazione di patogeni presenti nelle acque e nei cibi, Experteam, in collaborazione con l’ICGEB, ha svolto attività di ricerca in laboratorio tesa all’individuazione di un protocollo scientifico economicamente sostenibile. Due le strade fino ad oggi seguite, con l’utilizzo di tecniche di biologia molecolare,  PCR per amplificare specifiche sequenze di DNA ed HCA (high content analysis) per visualizzare eventi legati alla presenza di patogeni. Mediante l’uso della microscopia a fluorescenza è stato possibile monitorare l’evento infettivo valutando il trasferimento di un particolare fattore di trascrizione dal citoplasma al nucleo delle cellule infettate. Parallelamente, è stata analizzata la produzione di interferone da parte di cellule dendritiche a contatto con l’agente infettivo. Entrambi i metodi non hanno dimostrato la precisione attesa, in quanto, per ottenere una risposta positiva è richiesta una carica batterica troppo elevata. Pertanto i test di laboratorio proseguiranno su una terza strada, quella della rilevazione dell’RNA messaggero dei patogeni quale indicatore della presenza dell’agente infettivo.

TRAIN è stato presentato da Serena Zacchigna, nei suoi aspetti fondamentali di istituzione, e per le ricerche sviluppate nel 2018, alle comunità specialistiche del settore BioHighTech (industria, ricerca, formazione), durante l’evento “EURO BioHighTech”, che si è svolto alla Stazione Marittima di Trieste il 26 e 27 settembre.
Il progetto, inoltre, è stato rappresentato all’evento annuale del programma di cooperazione svolto a Štanjel il 30 maggio, ed il 26 settembre a Nova Gorica al workshop “Per una comunicazione di progetto coerente, efficace e efficiente”.
Tra le iniziative collaterali legate al progetto segnaliamo la partecipazione in qualità di relatori di Luca Braga e Serena Zacchigna del LP al Corso di “Screening ad alta processività” che si è svolto a Lubiana, presso la sede dell’Istituto Jozef Stefan, il 25 maggio, aperto a tutti i ricercatori dell’Istituto ed agli operatori industriali del settore BioTech della Slovenia.
Prosegue, inoltre, l’attività di mappatura delle aziende italiane e slovene potenzialmente interessate ad utilizzare i risultati scientifici del progetto.
Sono state poste le basi per l’organizzazione, dal 13 al 17 maggio 2019 a Bled, di un workshop titolato “High content imaging and data science for virtual screening and drug discovery”. Sarà aperto a studenti e ricercatori del mondo accademico e produttivo. Si prefigge lo scopo di fornire gli strumenti per familiarizzare con tematiche innovative come lo Screening ad alta processività, l’analisi di immagini, la chemioinformatica ed il machine learning.

 

SITUAZIONE ATTUALE DELL’IMPLEMENTAZIONE PROGETTUALE (31/10/2019)

Nella prima parte del 2019 gli studi scientifici si sono concentrati sulla verifica dell’efficacia di alcuni composti chimici, precedentemente identificati, ed idonei nel prevenire l’attivazione dei miofibroblasti di alcuni importanti organi, come cuore, polmone e pelle. Tra questi, grazie alla collaborazione con il Dipartimento di Chimica e Scienze farmaceutiche dell’Università degli Studi di Trieste, non solo è stata dimostrata l’efficacia della dopamina, ma sono stati anche identificati e sintetizzati alcuni derivati di questa molecola che ora saranno sottoposti a vari test per verificare l’efficacia in campo medico.
Inoltre ICGEB e IJS, nell’ambito dello screening finalizzato alla definizione di microRNA capaci di modulare la proliferazione di cellule muscolari lisce, hanno identificato alcuni bersagli molecolari interessanti per la terapia di almeno tre patologie: l’ipertensione arteriosa, la stenosi dei bypass venosi e i leiomiomi (comunemente detti fibromi) uterini.

L’attività di laboratorio ha riguardato anche la riproduzione di malattie in provetta, adatte ad analisi HCA (high content analysis). In questo contesto sono state settate le condizioni per la coltura di cardiomiociti, fibroblasti e cellule endoteliali in condizioni di presenza di ossigeno normale o ridotta per simulare situazioni di infarto del miocardio. Altre ricerche sviluppano matrici di riferimento per ferite difficili, malattie neuro-infiammatorie ed osteo-articolari.

Nel secondo semestre del 2019 i partner scientifici hanno collaborato alla realizzazione di una piattaforma automatizzata per l’elaborazione dei risultati degli screening. Una simile piattaforma consentirà ad ogni ricercatore, anche non esperto nell’analisi di ‘big data’ e bioinformatica, di poter analizzare in maniera autonoma i risultati di uno screening. Inoltre sarà possibile effettuare degli ‘screening virtuali’, con i quali prevedere l’efficacia di tutte le molecole presenti in particolari ‘database’ di riferimento. Questo renderà i ricercatori, esperti in ambito biologico, capaci di analizzare in maniera autonoma e sofisticata i dati provenienti da esperimenti di screening.

Per quanto riguarda la ricerca di saggi destinati alla individuazione di patogeni presenti nelle acque e nei cibi, Experteam ha indirizzato la propria attività sulla ricerca di una tecnica che riesca a determinare la vitalità degli stessi patogeni, amplificando l’RNA messaggero (mRNA). In questo settore, è fondamentale poter discriminare tra la presenza di micro-organismi vivi e morti, dal momento che solo i microorganismi vivi possono essere causa di malattia infettando l’organismo ospite. Poichè la maggior parte degli mRNA presenti nelle cellule batteriche viventi ha un'emivita di pochi minuti, il suo rilevamento è considerato un buon indicatore della vitalità delle cellule. Pertanto, grazie all’attività legata al progetto Train, Experteam ha iniziato a sviluppare un metodo in Real Time PCR (qPCR) che consente di rilevare la contaminazione di diversi micro-organismi e di distinguere tra patogeni vivi o morti. 
Il metodo è stato sviluppato per il microrganismo Salmonella, mentre è ancora in via di sviluppo quello per l’analisi dell’Escherichia coli. La tecnica si basa sull’estrazione dell’mRNA da campioni di cibo o acqua, che viene poi retrotrascritto e amplificato tramite qPCR con specifici primers e probe disegnati su un gene presente in tutti gli strain del micro-organismo. I lavori stanno proseguendo mettendo a punto il metodo per i maggiori patogeni contaminanti dei cibi.

BioValley Investments ha supportato l’attività scientifica contribuendo a far conoscere le principali metodologie di ricerca utilizzate da #TrainForInnovation, quali lo screening ad alta processività basato sullo high content imaging. E questo tema è  stato oggetto del workshop organizzato dall’ICGEB e dall’ Institut Jožef Stefan a Bled dal 13 al 17 maggio, che tanta enfasi ha avuto nei post di Facebook e Twitter dedicati al progetto Interreg Ita-Slo. Il programma completo è  tuttora reperibile al link: http://highcontent.ijs.si/

Materiale divulgativo di TRAIN è stato distribuito al gazebo dell’ICGEB alla manifestazione NEXT,il Festival della Ricerca scientifica, in Piazza Unità d’Italia a Trieste da 27 al 29 settembre.

Per quanto riguarda la ricerca delle Aziende potenzialmente interessate all’utilizzo dei risultati perseguiti dal progetto Train, è  stato utilizzato il veicolo di Meet in Italy for Life Sciences, l’appuntamento itinerante di matchmaking e aggiornamento nell’ambito delle Scienze della Vita, quest’anno organizzato a Trieste dal 16 al 18 ottobre. In quest’ambito è stato organizzato uno slot di un’ora e mezza che ha visto la partecipazione di Serena Zacchigna, project manager e di Edoardo Schneider, entrambi del LP ICGEB, Matteo del Ferro di ASUITS e di Anamarija Zega dell’Università di Lubiana. L’agenda dell’evento è scaricabile nella sezione “documenti di progetto”. Parallelamente, nel Brokerage Event, si sono svolti una serie di incontri con aziende locali e nazionali interessate ai risultati di TRAIN. Sono state contattate le seguenti realtà  produttive: Alifax, Ulisse Biomed, Pheno Systems, VivaBioCell, Health Optimizing, Bioseek, ehealthtech e l’AsuiTS.
Cronaca dell’evento è stata data sui canali di informazione di #TrainForInnovation, con la pubblicazione di pillole informative e documentazione fotografica.

SITUAZIONE ATTUALE DELL’IMPLEMENTAZIONE PROGETTUALE (ALLA CHIUSURA DEL PROGETTO)

#TRAINforInnovation: tempo di bilanci, di prospettive e di aspettative industriali.

Nello spirito del programma Interreg Italia - Slovenia abbiamo fortemente perseguito la collaborazione orizzontale transfrontaliera tra Mondo Accademico ed impresa; tra ricercatori ed imprenditori; tra Enti di Ricerca ed Aziende. I risultati di queste collaborazioni, una volta avviati grazie alla fondamentale spinta del Progetto, proseguiranno senza dubbio alcuno nel certo futuro di collaborazione tra Italia e Slovenia. L’ICGEB, ancora una volta, è stata la locomotiva nella sperimentazione di nuove procedure di ricerca, ecco che i migliori risultati scientifici del progetto sono arrivati da quei vagoni del treno, agganciati assieme dallo stesso ICGEB, e rappresentati dai sofisticati strumenti di lavoro, che sono l’High-throughput screening, il Machine learning ed il processamento dei Big data. L’esperienza di questa catena di collaborazione sarà presto oggetto di una pubblicazione scientifica firmata anche dall’Istituto “Jožef Stefan” di Lubiana.

Il progetto #TRAINforInnovation basa fondamentalmente su uno zoccolo scientifico di importanza vitale. Specializzato e di ricerca molto spinta. Non ce ne vogliano i ricercatori impegnati se cercheremo di tradurlo in termini relativamente semplici ed accessibili. È questo uno dei ruoli dei partner BioValley Investments Spa e del Parco tecnologico di Lubiana: coinvolgere la popolazione interessata a seguire gli sviluppi scientifici del progetto, anche a costo di semplificare eccessivamente le spiegazioni! E l’altro ruolo della Biovalley e del TPL, è stato di coinvolgere le aziende del tessuto economico transfrontaliero interessate ai risultati del Progetto, attraverso la loro mappatura e la costruzione di flussi informativi.

Ma prima di tentare una semplice spiegazione dei risultati scientifici di #TRAINforInnovation, non possiamo tacere di un filone che ha assorbito moltissime risorse e che ha avuto nella scuola internazionale post laurea Jožefa Stefana un partner di fondamentale importanza. Infatti, durante il periodo, è stato sviluppato il materiale didattico necessario a sostenere programmi di insegnamento universitari e post-universitari, focalizzati su AI (intelligenza artificiale) e High-throughput screening.

Al fine di integrare i programmi di insegnamento, ma anche per renderli di più facile accesso, è stata sviluppata un’esperienza di realtà virtuale aumentata (vedi foto) per spiegare il progetto Train. Una dimostrazione può essere vista al link.

Questa esperienza inizia in un laboratorio in cui l'utente può eseguire un ‘high throughput screening’. La successiva "stanza" virtuale consente all'utente di aggiungere fisicamente i composti identificati a cellule in coltura e valutare l'effetto che ogni singolo composto esercita sulla fibrosi cardiaca e sulla guarigione di un infarto del miocardio (un composto riduce la fibrosi, uno aumenta la proliferazione dei cardiomiociti e il terzo migliora la vascolarizzazione). L'utente entra quindi in "ospedale" dove può trattare direttamente il cuore di un paziente con gli stessi composti identificati dallo screening e utilizzati in vitro. Infine, l’ultima “stanza” mostra in cosa consistono i processi di apprendimento automatico e intelligenza artificiale, utilizzati per TRAIN da IJS, consentendo all'utente di sperimentare il processo attraverso il quale è possibile utilizzare i dati sperimentali per effettuare ulteriori screening virtuali e identificare così nuovi trattamenti terapeutici.

Nella precedente sintesi raccontavamo che la prima parte del 2019 era stata dedicata alla verifica dell’efficacia di alcuni composti chimici, già identificati, e potenzialmente idonei nel prevenire l’attivazione dei miofibroblasti di alcuni importanti organi, come cuore, polmone e pelle, ed in grado, quindi, di controllare la fibrosi. Se il quel frangente ci eravamo concentrati su alcuni derivati della dopamina, nella seconda parte dell’anno, le ricerche, portate avanti con la preziosa collaborazione del Dipartimento di Chimica e Scienze Farmaceutiche di UniTS, si sono concentrate su otto composti chimici. Le sperimentazioni hanno, poi, portato a identificare due molecole capaci di ridurre significativamente l’attivazione, in vitro, dei miofibroblasti del cuore e del polmone. L’importanza di questa scoperta verrà spiegata ed approfondita, a breve, in una pubblicazione scientifica firmata congiuntamente dai ricercatori di ICGEB ed UniTS.

Un altro importante capitolo di ricerca, iniziato durante il progetto, ma i cui esiti si vedranno anche oltre la sua conclusione, riguarda l’identificazione di composti in grado di veicolare con precisione geni terapeutici utilizzando vettori virali. Lo studio di questo screening, che ha visto lavorare alacremente assieme ICGEB ed IJS, vorrebbe identificare dei farmaci, già approvati dalle autorità regolatorie, capaci di migliorare l’efficacia di questi vettori ampiamente usati nella pratica clinica, e basati su Lentivirus e Virus Adeno-associati.

Cercando di spiegare i molteplici canali di ricerca attivati con #TRAINforInnovation, nelle puntate precedenti ci siamo soffermati anche sul trattamento delle ferite difficili, in particolare di quelle di soggetti portatori di altre patologie, come il diabete. Negli ultimi mesi l’ICGEB ha sviluppato modelli tessutali in 3D, riuscendo ad ottenere co-colture di fibroblasti, cellule endoteliali e cellule immunitarie, riproducendo in laboratorio l’intera popolazione di cellule coinvolte nei processi di cicatrizzazione e rivascolarizzazione essenziali per la guarigione delle ferite. Alla fine di questo primo iter di sperimentazione, l’ICGEB ha identificato una matrice, già prodotta nel mercato farmaceutico, che, in abbinamento con una co-coltura di fibroblasti, di cellule endoteliali e immunitarie (e qui sta la novità), è in grado di portare una nuova terapia per la cura delle ferite difficili.

Nella precedente puntata abbiamo anche creato delle aspettative per quanto riguarda la ricerca di saggi destinati alla individuazione di patogeni presenti nelle acque e nei cibi. Il capo-Treno di questa esperienza è stata Experteam, l’azienda veneziana specializzata nel settore. È stato fondamentale riuscire a determinare la vitalità dei patogeni, amplificando l’RNA messaggero (mRNA). Poiché la maggior parte degli mRNA presenti nelle cellule batteriche viventi ha una emivita di pochi minuti, il suo rilevamento è considerato un buon indicatore della vitalità delle cellule. Pertanto, grazie all’attività legata al progetto Train, Experteam ha iniziato a sviluppare un metodo in Real Time PCR (qPCR) che consente di rilevare la contaminazione di diversi micro-organismi e di distinguere tra patogeni vivi o morti. Grazie alla collaborazione tra ICGEB e Experteam, è stato possibile estendere i risultati già raggiunti per la Salmonella, anche all’Escherichia Coli, due patogeni molto comuni di contaminazione dei cibi e delle acque. È stato, anche, avviato lo sviluppo di due ulteriori saggi:

• il primo considera gli effetti dell’interferone 3 (IRF3) legato ad una proteina fluorescente verde (GFP), visibile al microscopio, che rileva la traslocazione, dietro stimolo del patogeno, dal citoplasma al nucleo della cellula.
• il secondo test coinvolge le cellule dendritiche, le quali rispondono allo stimolo infettivo, producendo, interferone.

Sebbene questi saggi non siano in grado di distinguere tra organismi patogeni e non patogeni, diventano molto utili se usati in abbinamento con il sistema appena descritto e validato dell’mRNA PCR di Experteam.

Il Progetto è entrato definitivamente nella stazione di arrivo con l’Unconference virtuale di Lunedì 15 giugno, manifestazione figlia di quell’importante evento che avrebbe dovuto essere presentato al Comitato Economico e Sociale Europeo (CESE) di Bruxelles a fine marzo, e che è stato fermato dalla pandemia in rapido sviluppo.

Un vero peccato perché l’organizzazione di #TRAINforInnovation avrebbe voluto coinvolgere le Istituzioni europee e la Confindustria a livello continentale, perseguendo l’obiettivo di trasferire le conoscenze ad un livello molto ampio ed esteso. I benefici per il nostro progetto sarebbero stati sicuramente importanti anche per la qualità della comunicazione dei risultati raggiunti dagli studi scientifici, per la commercializzazione dei kit validati pronti all’uso per la ricerca dei patogeni nelle acque e nei cibi, e dei modelli per il trattamento di importanti malattie. Inoltre, avremmo potuto portare un sicuro vantaggio anche all’affermazione del “Progetto Trieste” per la Ricerca e lo sviluppo industriale del Settore BioHighTech locale

L’evento svoltosi attraverso i canali della rete virtuale il 15 giugno, ha sommato gli obiettivi di divulgazione del progetto e di Trasferimento delle tecnologie e della conoscenza. Ha visto la partecipazione di Antonello Pezzini, consigliere del CESE e rappresentante di Confindustria Italia; di Niccolò Querci, policy assistant alla direzione Research&Innovation della Commissione Europea; di Francesco Menegoni, CEO di una importante realtà industriale regionale e di molti dei ricercatori che hanno messo a disposizione del Progetto la loro esperienza e preparazione.