- Sindrome del QT lungo (studi farmacoepidemiologici su farmaci
che prolungano l'intervallo QT dell'elettrocardiogramma e studi sul
farmacoforo di molecole che bloccano i canali hERG del
potassio)
- Studi di farmacoepidemiologia e farmacoutilizzazione
- Farmacologia dell'apparato gastroenterico con particolare
riferimento alla motilità intestinale ed allo sviluppo di modelli
di infiammazione intestinale
- Farmacologia del sistema nervoso enterico con particolare
riferimento a meccanismi di apoptosi
1) “QT LUNGO DA FARMACI: APPROCCIO
MULTIDISCIPLINARE PER L'IDENTIFICAZIONE PRECOCE DEL RISCHIO”
[Progetto strategico di Ateneo E.F. 2006 (2007-2009); Progetto FP7
- ARITMO: http://cordis.europa.eu/result/rcn/53249_en.html]
Introduzione: recentemente, numerosi farmaci sono
stati revocati per motivi di sicurezza legati alla loro interazione
con il canale del potassio denominato hERG, che provoca
l'allungamento dell'intervallo QT, importante fattore di rischio
per lo sviluppo di aritmie cardiache potenzialmente fatali.
Pertanto, l'interazione con il canale hERG è di grande interesse
per quanti si occupano dello sviluppo di farmaci e per le Agenzie
regolatorie. Durante lo sviluppo preclinico dei farmaci, esistono
diversi modelli per valutare (in vitro e in vivo) il
rischio di allungamento dell'intervallo QT e consentire una precoce
interruzione del processo di sviluppo per molecole con potenziale
proaritmico. Nessuno di essi, tuttavia, è di per sé
sufficientemente predittivo ed i costi del processo risultano molto
elevati. Nel corso degli studi clinici, d'altra parte, il numero
dei pazienti arruolati è troppo limitato per ottenere informazioni
sul reale rischio di allungamento del QT direttamente nell'uomo.
Attualmente, circa il 60% dei nuovi composti di potenziale impiego
come farmaci risulta positivo ai test che valutano la capacità di
bloccare il canale hERG e di conseguenza il loro sviluppo è
abbandonato precocemente. Vi è, pertanto, un'urgente necessità di
mettere a punto un approccio multidisciplinare per risolvere questo
problema.
Obiettivo: l'obiettivo generale è lo sviluppo di
metodi per il riconoscimento precoce dei farmaci in grado di
interagire con il canale hERG, tramite la costituzione di una rete
di studiosi che comprenderà chimici farmaceutici, esperti in
biologia molecolare e strutturale, esperti in farmacologia,
farmacologia clinica e farmacoepidemiologia, farmacogenetisti e
biostatistici. L'obiettivo specifico della fase di start-up
è articolato in tre punti: 1) sviluppare modelli in silico
di blocco di hERG, da utilizzare come strumenti per il
riconoscimento precoce delle molecole che possono interagire con
hERG; 2) partecipare ad una rete di farmacoepidemiologia per
quantificare l'esposizione della popolazione a farmaci in grado di
allungare l'intervallo QT (utilizzando dati di prescrizione) e per
quantificare l'incidenza di aritmie cardiache indotte da farmaci
(tramite studi osservazionali); 3) sviluppare un protocollo di
screening per identificare le varianti nei geni che codificano per
i canali ionici cardiaci implicati nell'allungamento
dell'intervallo QT indotto da farmaci.
Gruppo di ricerca e integrazione delle competenze:
il progetto sarà svolto da subunità con esperienze scientifiche
complementari e riconosciute in ambito internazionale e promuoverà
una collaborazione internazionale su uno dei temi della
Strategic Research Agenda della European Innovative
Medicines Initiative. Esso è stato accuratamente disegnato per
assicurare massimo coordinamento ed integrazione delle attività,
ottimizzando l'uso delle risorse umane.
Piano di lavoro e risultati attesi della fase di
start-up: il piano di lavoro è suddiviso in 3 parti,
ciascuna svolta da una subunità. Le attività della Subunità di
Modellistica molecolare riguarderanno sia lo sviluppo di modelli
in silico, sia la definizione di protocolli computazionali
per il riconoscimento precoce dell'interazione con hERG. La
Subunità di Farmacologia Clinica/Farmacoepidemiologia si occuperà
della caratterizzazione del rischio di allungamento del QT indotto
da farmaci nella popolazione. La Subunità di Farmacogenetica
svilupperà un protocollo di screening per identificare le varianti
genetiche nei geni dei canali ionici cardiaci implicati
nell'allungamento dell'intervallo QT indotto da farmaci, allo scopo
di caratterizzare lo spettro e la frequenza delle varianti
genetiche dei canali ionici cardiaci nella popolazione.
L'integrazione dell'attività della Subunità di Modellistica
molecolare con quella delle altre subunità verrà così realizzata:
a) i farmaci che la Subunità di Farmacoepidemiologia avrà
individuato come responsabili di allungamento dell'intervallo QT
verranno considerati per uno studio in silico rivolto a
definire la loro modalità di legame con hERG; b) i polimorfismi che
la Subunità di Farmacogenetica avrà identificato come associati al
rischio di QT lungo da farmaci saranno considerati in uno studio
in silico che indagherà il loro possibile ruolo nella
variazione delle proprietà strutturali e/o funzionali del
canale.
Possibili vantaggi tecnologici, terapeutici ed economici a
medio-lungo termine: i metodi per sviluppare farmaci
più sicuri rappresentano un vantaggio di per sé. In particolare,
l'uso di metodi in silico a questo fine consente di
contenere i costi elevati tipici degli esperimenti in vitro
e in vivo. Inoltre, la valutazione farmacoepidemiologica
comparativa delle classi di farmaci in commercio rispetto alla loro
capacità di allungare l'intervallo QT permette una continua
rivalutazione del bilancio rischio-beneficio. La definizione della
variabilità genetica nella popolazione italiana pone le basi per
l'identificazione delle varianti associate ad aritmia cardiaca e
per lo sviluppo di test genetici per un riconoscimento precoce del
rischio di QT lungo da farmaci. Il progetto porterà verosimilmente
a linee guida per un uso più sicuro dei farmaci nei pazienti e
potrà essere esteso anche ad ambiti nazionali ed internazionali
tramite collaborazioni da sviluppare nella fase a medio-lungo
termine.
Contributo all'innovazione: la necessità urgente e
attualmente non ancora soddisfatta di un'identificazione precoce
della capacità di interagire con hERG, oltre a quella di una
farmacoepidemiologia/faramcovigilanza dei farmaci che allungano il
QT è una motivazione forte per proporre questo progetto come
possibile strumento per superare un importante “collo di bottiglia”
nello sviluppo dei farmaci, oltre che per promuovere un uso più
sicuro dei farmaci nei pazienti. Un altro elemento di innovatività
è rappresentato dalla particolare natura multidisciplinare del
nostro approccio (sviluppo di una strategia di drug
design basata su una forte integrazione tra
farmacogenetica, farmacoepidemiologia e modellistica
molecolare).
2) FARMACOLOGIA DELL'APPARATO GASTROINTESTINALE E DEL
SISTEMA NERVOSO ENTERICO.
Le malattie infiammatorie intestinali o IBD (Inflammatory Bowel
Disease, tra cui Morbo di Crohn e Colite Ulcerosa) sono patologie
croniche di natura idiomatica, comunemente associate ad alterazioni
quali un'aumentata secrezione ed un'alterata motilità. Esse
contribuiscono alla genesi di sintomi come dolore addominale e
diarrea. Inoltre, l'infiammazione intestinale determina cambiamenti
sia strutturali sia funzionali del Sistema Nervoso Enterico (SNE),
inducendo variazioni dell'eccitabilità e delle proprietà sinaptiche
dei neuroni enterici. A livello del colon di pazienti affetti da
IBD, si osserva un'alterazione della motilità in parte attribuita
ad alterata funzionalità dei nervi inibitori (la colite indotta da
TNBS produce una perdita transitoria della regolazione nitrergica
della contrattilità della muscolatura liscia), tuttavia anche il
sistema nervoso simpatico costituisce una porzione importante
dell'input inibitorio verso l'intestino. È possibile utilizzare
diversi modelli sperimentali di infiammazione intestinale per studi
fisiopatologici e per saggiare nuovi farmaci con potenziale
terapeutico nel trattamento delle IBD, poiché questi modelli sono
in grado di riprodurre il quadro patologico delle malattie
infiammatorie umane, tra cui morbo di Crohn e colite ulcerosa. Tra
i modelli più utilizzati e diffusi allo scopo di studiare gli
effetti protettivi dal danno infiammatorio, i più utilizzati sono
il modello di colite da DNBS e da DSS nel roditore (ratto, topo).
Essi differiscono per risposta infiammatoria dei tessuti,
attivazione immunologica e severità del processo infiammatorio. Nel
modello da DNBS, l'infiammazione riguarda l'intera parete
intestinale, ed è caratterizzata da necrosi ed infiammazione acuta,
seguita da un infiltrato cronico di cellule mononucleari e da rari
granulomi. Nei ratti trattati con DNBS, si osserva un aumento dei
livelli di PGE2, leukotriene B4, IL-1 and IL-6, ma non si ha
evidenza di un intervento di cellule T nella colite, mentre nel
topo c'è una chiara evidenza di una risposta Th-1 mediata. Nel
modello da DSS solo la mucosa è interessata da infiammazione. I
danni precoci comprendono accorciamento del colon, scomparsa delle
cripte ed in seguito ulcerazione ed infiltrazione di neutrofili e
cellule mononucleate, con un coinvolgimento nella fase cronica
della colite di una risposta di tipo Th1 e Th2. OBIETTIVI - Studio
dei meccanismi del danno durante l'infiammazione intestinale. -
Saggio di farmaci con attività protettiva nell'infiammazione e di
potenziale impiego clinico. - Studio dei meccanismi protettivi e
della possibile modulazione dell'infiammazione da parte dei farmaci
attivi nei modelli di infiammazione utilizzati METODI - Utilizzo di
modelli di infiammazione intestinale di tipo chimico nel ratto e
nel topo. - Metodiche istologiche per la valutazione del danno e
della sua riparazione - Saggi enzimatici per la valutazione del
grado di infiammazione (saggio della mieloperossidasi) - Dosaggi di
citochine proinfiammatorie mediante metodiche ELISA - Metodiche di
immunoistochimica ed immunofluorescenza su tessuto per valutare i
possibili effetti di infiammazione e farmaci sull'espressione di
proteine e/o recettori - Metodiche di biologia molecolare
(estrazione di RNA, DNA e proteine; retrotrascrizione e
amplificazione di DNA tramite RT-PCR; analisi di proteine tramite
western blot) - Colture primarie di neuroni enterici - Studi
funzionali in vitro su strisce di tessuto (muscolatura liscia,
LMMP, ecc) per studiare l'effetto dell'infiammazione e di diversi
farmaci sulla contrattilità ed eccitabilità muscolare sia in
condizioni basali che sotto stimolo elettrico RISULTATI PRELIMINARI
Nel nostro laboratorio abbiamo saggiato diversi farmaci in due
modelli di colite sperimentale nel ratto; fra questi, p.es., un
agonista del recettore beta3-adrenergico ha dimostrato un ruolo
protettivo dal danno indotto da DNBS (valutazione macroscopica e
microscopica), una dimuzione del grado di infiammazione (MPO) ed un
decremento del livello di citochine proinfiammatorie (TNF-alfa,
IL-1b e IL-6), suggerendo un ruolo del recettore beta3-adrenergico
nel modulare il processo infiammatorio e offrendo le basi per uno
studio più approfondito del meccanismo attraverso il quale ciò
avviene.
PUBBLICAZIONI
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