PRIME “A Personalised Living Cell Synthetic Computing Circuit for Sensing and Treating Neurodegenerative Disorders” - Un dispositivo con cellule viventi capaci di “sentire” l’arrivo di una crisi epilettica e di “reagire” erogando composti antiepilettici in modo personalizzato
Nonostante l’esistenza di terapie farmacologiche efficaci per la maggior parte dei pazienti, permangono significative necessità terapeutiche per le persone con epilessia. L’epilessia è un serio e cronico disturbo neurologico caratterizzato dalla comparsa ricorrente e apparentemente spontanea di crisi epilettiche. Il progetto PRIME, finanziato dalla Comunità Europea, ha l’obiettivo di sviluppare e testare dispositivi cellulari innovativi per l’epilessia farmacoresistente.
PRIME si basa sulla scoperta che la concentrazione nel sangue di piccoli frammenti di RNA transfer (tRNA) aumenta poco prima che si verifichi una crisi epilettica. Questi frammenti di tRNA rappresenterebbero quindi un “sistema di allerta” dell’avvicinarsi di una crisi. L’idea è di ingegnerizzare cellule umane con l’aiuto di algoritmi di intelligenza artificiale (AI), in modo che riconoscano l’aumento di questi frammenti di tRNA e rispondano rilasciando un agente antiepilettico, il fattore neurotrofico derivato dalla glia (GDNF). GDNF bloccherebbe quindi la crisi prima della sua comparsa. È previsto anche un servomeccanismo che entrerebbe in gioco se GDNF da solo non fosse in grado di prevenire una crisi: le cellule saranno ingegnerizzate anche con recettori P2X7 per l’ATP, una molecola le cui concentrazioni aumentano durante le crisi epilettiche acute. Il legame dell’ATP ai recettori P2X7 espressi dalle cellule ingegnerizzate verrà accoppiato con un rilascio di quantità di GDNF sufficienti per la completa risoluzione della crisi.
Le cellule ingegnerizzate sono attualmente in fase di valutazione in vitro, in colture di cellule neuronali. Una volta messe a punto, saranno incapsulate all’interno di dispositivi costituiti da una matrice in cui saranno disperse le cellule e di una membrana semipermeabile che le separerà dal tessuto nervoso, consentendo il passaggio di sostanze in ingresso (nutrienti, frammenti di tRNA e ATP) e in uscita (GDNF). Stiamo quindi anche valutando la biocompatibilità di questa membrana semipermeabile. In pratica, il dispositivo sarà simile ad una piccolissima capsula contenente queste cellule intelligenti, che andrà inoculata direttamente nella porzione di cervello malata, quella che genera le crisi in un dato paziente.
Prima dei test nell’uomo, il dispositivo sarà sperimentato in ratti e topi con epilessia cronica in cui saranno valutati alcuni parametri caratteristici dell’epilessia come la gravità, la frequenza e/o la durata delle crisi, nonché co-morbidità come ansia, depressione e declino cognitivo.
Il progetto PRIME è tecnologicamente molto innovativo. Se avrà successo, fornirà le basi per personalizzazione la cura nei pazienti epilettici farmaco-resistenti.
A cura di Marie Soukupova - Dipartimento di Neuroscienze e Riabilitazione - Unife