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Development of a Bio-Inspired Blood Factory for Personalised Healthcare

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Previsione sull’esito e terapia personalizzata per la leucemia

L’approccio «uguale per tutti» alla medicina sta venendo messo lentamente in secondo piano. Nel campo della oncoematologia, si può già osservare la transizione verso trattamenti personalizzati sia nella terapia cellulare che nella chemioterapia. Ma il progetto BioBlood sta portando questi nuovi approcci al livello successivo.

SALUTE

© CI Photos, Shutterstock

Nel campo della terapia cellulare, i modelli di colture usati per studiare il comportamento delle cellule tumorali e la loro reattività alle terapie sono quasi esclusivamente bidimensionali. Essi non riescono a cogliere le tre dimensioni dell’architettura del midollo osseo e generano di conseguenza solo cellule di bassa qualità. BioBlood colma questa lacuna con una nuova generazione di piattaforme di coltura 3D. «Le nostre piattaforme offrono una biomimesi dinamica 3D a perfusione del midollo osseo in un bioreattore. Questo produce simultaneamente molti tipi di cellule in un ambiente che è privo sia di siero che di citochina», spiega il prof. Athanasios Mantalaris, dottore di ricerca all’Imperial College di Londra e coordinatore di BioBlood. Le cellule stromali prodotte dalle piattaforme di BioBlood si basano su cellule del sangue cordonale immesse, come quelle che si osservano nel midollo osseo. Un’unità di sangue cordonale può essere mantenuta in coltura dinamica continua per almeno 8 settimane. Questo rende la piattaforma personalizzata ex vivo di BioBlood una soluzione attuabile per la produzione di componenti delle cellule del sangue. In futuro, potrebbe essere utilizzata per scopi legati alle trasfusioni o per scoprire bersagli personalizzati dei farmaci. Verso chemioterapia e immunoterapia personalizzate La chemioterapia personalizzata, d’altro canto, sta ancora procedendo a fatica. Le dosi attuali per i trattamenti standard vengono somministrate in base ad altezza, peso e stato delle prestazioni del paziente. Finora, tuttavia, non hanno preso in considerazione la cinetica delle cellule leucemiche o il modo in cui mutazioni resistenti e fattori microambientali potrebbero influire su tale cinetica cellulare. BioBlood supera queste limitazioni con un modello in silicio, il primo in assoluto, per terapeutica di precisione e ottimizzazione del piano e delle dosi di trattamento. «Abbiamo iniziato questo progetto cercando di migliorare l’efficacia e la sicurezza dei trattamenti. Abbiamo usato la modellazione in silicio dei parametri ottenuti durante i test diagnostici di routine su pazienti con leucemia mieloide acuta (LMA). Alla fine, siamo stati in grado di combinare parametri specifici relativi a pazienti e leucemia con la farmacodinamica e la farmacocinetica dei farmaci standard per la chemioterapia. Siamo stati inoltre in grado di combinare questi elementi con azioni specifiche dei farmaci per la chemioterapia sul ciclo cellulare e anche di tenere conto dell’eterogeneità di popolazioni differenti di cellule normali in aggiunta ai blasti leucemici», afferma il prof. Mantalaris. A partire dai dati acquisiti durante la diagnosi del paziente, il modello matematico in silicio di BioBlood può determinare la risposta alla terapia (remissione completa, remissione parziale, recidiva della malattia e malattia resistente). Esso può catturare la dinamica dei neutrofili durante tutti i cicli di chemioterapia, oltre ad aiutare a ottimizzare piani e dosi di trattamento per una maggiore efficacia dello stesso e una tossicità ridotta. «Questi esiti sono stati determinati mediante gruppi di dati retrospettivi ottenuti da pazienti trattati per la LMA. Adesso siamo nelle fasi di pianificazione di potenziali test clinici per valutare se questi esiti possano essere previsti in modo dinamico. Se tale previsione fosse possibile, questo modello in silicio potrebbe portare a un salto di qualità nel modo in cui la LMA verrà trattata in futuro e renderebbe possibile una pianificazione dinamica per aumentare l’efficacia della chemioterapia e ridurre la tossicità», dichiara il prof. Mantalaris. La piattaforma in silicio per la terapia di precisione può incorporare sia la chemioterapia standard che innovative immunoterapie nel suo modello matematico. Sebbene la Brexit abbia compromesso le possibilità di un progetto di approfondimento finanziato dall’UE, il consorzio ha creato un’azienda derivata chiamata πiChemo e intende concentrarsi sul mercato statunitense.

Parole chiave

BioBlood, leucemia, medicina personalizzata, terapia cellulare, chemioterapia, LMA, coltura 3D, modello in silicio, tossicità

Informazioni relative al progetto

ID dell’accordo di sovvenzione: 340719

Stato

Progetto concluso

  • Data di avvio

    1 Gennaio 2014

  • Data di completamento

    31 Dicembre 2018

Finanziato da:

FP7-IDEAS-ERC

  • Bilancio complessivo:

    € 2 498 903

  • Contributo UE

    € 2 498 903

Ospitato da:

IMPERIAL COLLEGE OF SCIENCE TECHNOLOGY AND MEDICINE

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