Algoritmi avanzati per la previsione delle interazioni tra ospite e patogeni
L’epatite C è una grave malattia infettiva provocata dal virus HCV, che colpisce oltre 250 milioni di persone nel mondo. L’HCV infetta il fegato e può persistere anche per anni, determinando un’infezione cronica e gravi malattie epatiche, come la cirrosi e il cancro. Attualmente non esistono vaccini e il trattamento consiste normalmente in regimi antivirali e immunomodulatori. Questa terapia, tuttavia, funziona solo in alcuni pazienti, perciò è necessario migliorare i trattamenti medici, chiarendo meglio come avvengono le infezioni da HCV. Il progetto SYSPATHO (New algorithms for host pathogen systems biology) ha concentrato il suo lavoro sullo sviluppo di nuovi metodi e algoritmi matematici applicabili alla biologia dei sistemi, scegliendo di applicarli, come paradigma, allo studio delle complesse interazioni dell’HCV. I partner del progetto hanno creato il modello integrando e analizzando i dati provenienti da esperimenti di laboratorio umido, database e pubblicazioni del settore della biologia, con lo scopo di ricostruire e studiare le reti di interazione intracellulare necessarie per il virus. Un approccio che partiva dal basso ha messo a frutto le conoscenze attuali riguardanti le reti di segnalazione, mentre un altro metodo che partiva dall’alto ha selezionato i componenti del modello tra tutte le possibili interazioni molecolari. Combinato con tecniche sperimentali avanzate come l’imaging dal vivo delle cellule e la determinazione dell’interazione molecolare, il metodo SYSPATHO ha permesso di chiarire le dinamiche dell’infezione da HCV e le risposte dell’ospite. Con i nuovi dati ottenuti durante il progetto sono state identificate numerose proteine coinvolte nella rete immunitaria innata dell’infezione da HCV, con particolare attenzione alla risposta all’interferone (IFN). Grazie all’integrazione di questi dati nel modello matematico SYSPATHO è stato possibile analizzare i determinanti dell’infezione cronica. I ricercatori, inoltre, hanno identificato i fattori coinvolti nell’inibizione della replica dell’HCV nel trattamento con IFN. I modelli matematici sviluppati durante il progetto possono risolvere equazioni discrete e continue non lineari e permettono di analizzare i modelli a un livello più sofisticato. Il perfezionamento dei metodi utilizzati dal team SYSPATHO permetterebbe inoltre di verificare l’affidabilità delle stime dei parametri e di risolvere i problemi di tipo inverso della modellazione matematica. Il progetto SYSPATHO ha identificato nuovi geni obiettivo candidati delle cellule ospiti per lo studio di nuovi farmaci antivirali contro l’epatite C. Oltre all’HCV, i metodi matematici SYSPATHO sono applicabili anche al settore più ampio della biologia dei sistemi.
Parole chiave
Interazioni ospite-patogeno, biologia dei sistemi, virus dell’epatite C, modello, interferone
