3.5 Progetti di ricerca attivi nel biennio 2019-2020

Nelle seguenti tabelle vengono riportati i progetti di ricerca inerenti a bandi competitivi, con il relativo responsabile scientifico, condotti nel biennio 2019-2020 e suddivisi per tipologia di finanziamento.

MCC: MONDINO CENTRO COORDINATORE

MUO: MONDINO UNITÀ OPERATIVA

RICERCA FINALIZZATA E GIOVANI RICERCATORI MINISTERO SALUTE MCC ɋ Inhibition of endocannabioids-hydrolyzing enzymes as a new therapeutic target for migraine treatment: studies in animal models and preliminary evaluation in humans (C. Tassorelli)

ɋ Idiopathic Normal Pressure Hydrocephalus (iNPH), parkinsonism and dementia: improving the accuracy of diagnosis and the patient care to reverse the symptomatology Neurodegeneration, Phenotypes and Outcome

Measures (C. Pacchetti)

ɋ Magnetic resonance imaging in drug-refractory temporal lobe epilepsy: standardization of advanced structural and functional protocols at 1,5-3T, to identify hippocampal and extra-hippocampal abnormalities (P. Vitali)

ɋ Qualitative and quantitative muscle MRI evaluation of the natural history and disease progression in facioscapulo-humeral muscular dystrophy in preparation for clinical trials (A. Pichiecchio)

ɋ Identification of predictive biomarkers for the progression from episodic migraine to chronic migraine (Giovane Ricercatore - M. Allena)

ɋ A `System Epidemiology' Approach to Explore the Complex Relationship between Nutrition and Brain Aging (Giovane Ricercatore - F. Prinelli)

RICERCA FINALIZZATA E GIOVANI RICERCATORI MINISTERO SALUTE

PROGETTI RETI IRCCS MINISTERO SALUTE MUO ɋ Mother-child immunogenetic interactions in pregnancy and risk of Autism

Spectrum Disorders (M. Chiappedi)

ɋ Clinical trial of an early parenting empowerment intervention to promote socio-emotional development in infants with developmental disabilities.

Parent and infant behavioral, neuroendocrine and epigenetics outcomes (S. Orcesi)

ɋ Prognostic predictive value of autonomic markers during sleep and wakefulness in multiple system atrophy: a neurophysiological and neuroimaging study (C. Pacchetti)

ɋ Exosomes and RNA-binding in ALS (Giovane Ricercatore - S. Gagliardi)

ɋ Neurocognitive underpinnings of social perception abilities in congenital and acquired cerebellar damage: neuropsychological evaluation and treatment (Giovane Ricercatore - Z. Cattaneo)

ɋ Ambroxol as a disease-modifying treatment to reduce the risk of cognitive impairment in GBA associated Parkinson's disease. A multicenter, randomized, double-blind, placebo-controlled, phase 2 trial (Giovane Ricercatore - M. Avenali).

MUO ɋ Sviluppo e implementazione di protocolli di diagnostica avanzata e di teleneuroriabilitazione nelle patologie neurologiche: fase IV (Rete IRCCS

Neuroscienze e Neuroriabilitazione 2019)

ɋ Strategie integrate per lo studio dei determinanti cellulari e genomici della placca ateromasica (Rete IRCCS di Cardiologia 2019)

ɋ Programma nazionale di oncologia personalizzata per gli IRCCS della rete

ACC (Rete IRCCS Oncologia 2019)

ɋ Implementazione nella pratica clinica di un percorso diagnostico integrato basato sulle tecnologie-omiche (Rete IRCCS Pediatria 2019-2020)

ɋ Istituti virtuali nazionali: demenze, malattia di Parkinson e disordini del movimento, sclerosi multipla e disordini neuroimmunologici (Rete IRCCS

Neuroscienze e Neuroriabilitazione 2020)

ɋ Clinical and imaging biomarkers associated with plasma and cellular determinants of cardiovascular disease at the time of Covid-19 (Rete IRCCS di Cardiologia 2020)

PROGETTI RETI IRCCS MINISTERO ECONOMIA E FINANZE

PROGETTI CONTO CAPITALE MINISTERO SALUTE MUO ɋ Studio pilota per la valutazione dell’utilità e dell’efficacia della piattaforma genomica e proteomica nelle malattie neurodegenerative (Rete IRCCS

Neuroscienze e Neuroriabilitazione 2017)

ɋ Valutazione dell’utilità della gestione integrata di sequenze RM nella pratica clinica (Rete IRCCS Neuroscienze e Neuroriabilitazione 2017)

ɋ Studio finalizzato alla messa a punto e al collaudo del network italiano di teleneuroriabilitazione (Rete IRCCS Neuroscienze e Neuroriabilitazione 2017)

ɋ B - Sviluppo di un network di eccellenza per la caratterizzazione genomica e proteomica avanzata delle malattie neurodegenerative con declino cognitivo e comportamentale (E. Perucca) (Rete IRCCS Neuroscienze e

Neuroriabilitazione)

ɋ B - Sviluppo e Implementazione delle Piattaforme Tecnologiche di Genomica/ Proteomica, Imaging e Neuroriabilitazione della Rete IRCCS di Neuroscienze e Neuroriabilitazione (G. Sandrini-S. Cerri) (Rete IRCCS Neuroscienze e Neuroriabilitazione)

ɋ B - Sviluppo e armonizzazione di Biobanche della Rete Cardiologica (C. Cereda) (Rete IRCCS di Cardiologia)

ɋ C - Analisi avanzata dell'equiliBrio e nuovi modelli teleriAbiLitativi per lA preveNzione del rischio di Caduta nell'anziano e nel paziente nEurologico (BALANCE) (G. Sandrini) (Struttura cooperativa IRCCS)

ɋ Implementazione delle piattaforme di neuroimaging, di genomica e proteomica e di teleneuroriabilitazione (A. Pichiecchio) (Rete IRCCS Neuroscienze e Neuroriabilitazione)

MCC

MUO ɋ A - Valutazione strumentale di markers di neurodegenerazione e neuroinfiammazione nel paziente (M. Versino-C. Tassorelli)

ɋ Analisi combinata delle alterazioni biochimico-metaboliche e neurofisiologiche in pazienti con disturbi del movimento (F. Blandini)

ɋ Ottimizzazione dell’imaging e del post processing RM avanzato in campo neurologico (A. Pichiecchio)

PROGETTI 5 PER MILLE

PROGETTI REGIONE LOMBARDIA

PROGETTI UE MCC ɋ Studio dei fattori avversi e di protezione nel bambino con disabilità del neurosviluppo o a rischio evolutivo (R. Borgatti)

ɋ Disturbo evolutivo specifico delle abilità scolastiche e qualità della vita: progetto di intervento clinico assistenziale e di formazione (U. Balottin)

ɋ Modello integrato di presa in carico neuropsichiatrica e neuropsicologica di adolescenti con quadri clinici acuti e subacuti (U. Balottin)

ɋ A multidisciplinary approach to the identification of BIOmarkers of MI-

Graine: a proof of concept study based on the stratification of responders

CGRP monoclonal Antibodies (BIOMIGA) - NEURON (C. Tassorelli)

MCC

MUO ɋ Condivisione dei percorsi diagnostici-terapeutici per l’ADHD in Lombardia (U. Balottin)

ɋ Translating molecular mechanisms into ALS risk and patient’s well-being (TRANS-ALS) (C. Cereda) (FRRB – Fondazione Regionale per la Ricerca

Biomedica)

ɋ Neuro Virtual Hospital: Modello per la gestione dei pazienti neurologici fragili durante l'emergenza Covid-19 ed eventuali epidemie future – Bando Covid CARIPLO/FUV/RL (A. Cavallini)

ɋ Ferritin-nanocages for the anti-aging treatment based on curcuminoids (CurcumAGE) – EuroNanoMed (C. Cereda)

ɋ GBA – personalised medicine for Parkinson disease: clinical and therapeutic stratification (GBA - PaCTS) – JPND (F. Blandini)

MCC

MUO

PROGETTI EXTRA-UE MCC ɋ New Approach to Migraine Treatment via Selective Enhancement of Endocannabinoids - Migraine Research Foundation (C. Tassorelli)

MUO ɋ Clinical Outcomes in Aicardi Goutières Syndrome - NIH (S. Orcesi)

PROGETTI AIFA MCC

MUO ɋ Biological markers of frailty in the physiological and pathological aging brain: correlations with pharmacological frailty (F. Blandini)

ɋ Costs of comorbidity and cost-effectiveness analysis of an integrated collaborative care program in multiple sclerosis people (R. Bergamaschi)

FISM

ɋ Association between frailty trajectories and biological markers of aging.

FrailBioTrack (C. Cereda) CARIPLO

ɋ Progetto “Parkinson Sommerso” - Rete di servizi territoriali per le persone con malattia di Parkinson e i caregiver nel comune di Pavia (C. Pacchetti) CARIPLO

ɋ Percorsi integrati di presa in carico multidisciplinare nella patologie neuroftalmologiche dell’età evolutiva per la promozione dello sviluppo, dell’autonomia e dell’interazione sociale del bambino con deficit visivo (S.

Signorini) JOINTLAB IIT

ɋ Progetto “Identità - Italian DemENTia friendly hospiTal triAl” (T. Vecchi)

FONDAZIONE PIACENZA E VIGEVANO

ɋ Conformational antibodies against neuroglial surface proteins in patients with Multiple Sclerosis: re-evaluation of old targets and identification of novel antigens (M. Gastaldi) FISM

ɋ Genetic spectrum and functional mechanisms of the intronic AAGGG repeat expansion in RFC1 causing canvas and late-onset ataxia (A. Cortese)

CARIPLO

ɋ Methylation and R-loops formation in postmortem brain samples of ALS patients with C9orf72 expansions (D. Sproviero) FONDAZIONE VERONESI

ɋ A randomized controlled trial with Rituximab in patients with chronic inflammatory demyelinating polyradiculo-neuropathy (CIDP): a study based on the Italian Database of CIDP patients 1 (E. Marchioni)

ɋ Colchicine for Amyotrophic Lateral Sclerosis: a phase II, randomized, double blind, placebo controlled, multicenter clinical trial 1 (C. Cereda)

ɋ Multi-centre, randomised, open label pragmatic trial to compare the effectiveness and safety of interferon-beta 1a (IFN-beta 1a) weekly i.m. and glatiramer-acetate (GA) in paediatric patients affected by multiple sclerosis (A. Berardinelli)

PROGETTI CHARITY FONDAZIONI PRIVATE MCC

PROGETTI CHARITY FONDAZIONI PRIVATE MUO ɋ Extracellular vescicles in the pathogenesis of frontotemporal dementia (S. Gagliardi) CARIPLO

ɋ Dysregulation of serine metabolism in physical and cognitive frailty: characterization of a novel pathobiological mechanism potentially amenable to treatment (C. Pacchetti) CARIPLO

ɋ The Training Program in Experimental Medicine (TPEM): a new academic-healthcare platform for early education and career development of medical scientists in Italy (F. Blandini) CARIPLO

ɋ Recruiting and training physicians scientists to empower translational research: a multilevel transdisciplinary approach focussed on methodology, ethics and integrity in biomedical research (F. Blandini/C. Tassorelli)

CARIPLO

ɋ Membrane-less organelle pathology in ALS: identification of causes and rescuing factors (MLOpathy) (O. Pansarasa) ARISLA

ɋ Banca del Cervello, attività di ricerca e servizio alla comunità: un investimento presente per migliorare il futuro (C. Cereda) FONDAZIONE INTE-

SA SANPAOLO

ɋ Trial Readiness and Endpoint Assessment in Congenital and Childhood

Myotonic Dystrophy (A. Berardinelli) TELETHON

ɋ Duchenne Muscular Dystrophy: phenotype-genotype correlations (A. Berardinelli) TELETHON

Progetto in dettaglio

RICERCA FINALIZZATA E GIOVANI RICERCATORI MINISTERO SALUTE MCC

Consorzio di ricerca

Studio concluso

Razionale e obiettivi

Risultati Di seguito sono descritti alcuni protocolli di ricerca di particolare rilievo condotti nel biennio.

Magnetic resonance imaging in drug-refractory temporal lobe epilepsy: standardization of advanced structural and functional protocols at 3T, to identify hippocampal and extra-hippocampal abnormalities (NET-2013-02355313)

ɋ IRCCS Fondazione Istituto Neurologico Nazionale C. Mondino, Pavia

P. Vitali (coordinator) ɋ IRCCS Istituto Neurologico Besta, UO Epilettologia Clinica e Neurofisiologia Sperimentale, Milano - P.I. G. Didato ɋ Regione Emilia-Romagna, Nuovo Ospedale Civile S. Agostino Estense AUSL di Modena - P.I. S. Meletti

Questo progetto di rete, nato nell'ambito della Commissione Neuroimmagini della Lega Italiana Contro l'Epilessia (LICE), si propone di definire protocolli avanzati strutturali e funzionali con Risonanza Magnetica per immagini a 3 Tesla (MRI 3T), da applicare nei Centri epilessia affiliati con il SSN nell’ambito delle procedure diagnostiche dei pazienti con epilessia del lobo temporale (temporal lobe epilesy= TLE). In Italia sono stimati 140.000 pazienti con epilessia farmacoresistente, in maggioranza TLE. Tutti questi pazienti dovrebbero essere valutati con un appropriato protocollo 3T MRI strutturale e avanzato. L’applicazione di protocolli MRI standardizzati porterà verosimilmente all’aumento dell’accuratezza diagnostica nell’identificare anomalie epilettogene strutturali e funzionali. Questo aumento di accuratezza diagnostica potrebbe potenzialmente ridurre la necessità di procedure invasive, aumenterebbe la selezione dei candidati alla chirurgia dell’epilessia, e in ultimo aumenterebbe l’efficacia delle resezioni chirurgiche. Obiettivi: 1. Identificare nella TLE le alterazioni ippocampali ed extraippocampali del polo temporale, usando un protocollo RM 3T strutturale convenzionale (FLAIR,T2,IR) e avanzato (MPM). Nel gruppo dei pazienti operati, il protocollo sarà validato con il gold standard dell'istologia e la RM 7T del pezzo operatorio, e con l'outcome postchirurgico sulle crisi. 2. Valutare l'aumento del potere diagnostico delle tecniche RM avanzate quali

DTI, ASL, e registrazione simultanea EEG-fMRI. Le aree di alterazione microstrutturale e funzionale identificate con queste tecniche saranno comparate con le anomalie macrostrutturali, con il gold standard istologico e con l'outcome postchirurgico. 3. Nel gruppo dei pazienti studiati prima a 1.5T, sarà valutato il potere diagnostico determinato dal campo magnetico a 3T.

In questo studio osservazionale prospettico multicentrico (WP1: Pavia-Mondino, Milano-Niguarda, WP2: Milano-Besta, WP3: Modena-Baggiovara) sono stati

Pubblicazioni scientifiche

Altri prodotti della ricerca arruolati 256 pazienti con TLE farmacoresistente, il 55% dei quali sottoposti a lobectomia temporale nei quattro anni dello studio. Tutti i pazienti sono stati sottoposti a studio 3T MRI pre-chirurgico, con protocollo standardizzato sviluppato nel primo anno dello studio. Alla valutazione di follow-up clinico (minimo 6 mesi, medio 17 mesi) l’outcome postchirurgico sulle crisi è risultato molto buono nell’87% dei pazienti (classe I Engel), ottimo nel 77% dei casi (classe Ia). I protocolli di acquisizione 3T MRI sviluppati in questo studio hanno consentito migliore visualizzazione delle strutture ippocampali e della demarcazione cortico-sottocorticale nel lobo temporale, e migliore identificazione delle sfumate alterazioni. I dati di omogenea qualità tra i differenti scanners 3T MRI coinvolti nel progetto di rete hanno consentito di identificare con efficacia il grado di sclerosi ippocampale e altre anomalie nel lobo temporale, classificate secondo scale ispettive semiquantitative sviluppate nel progetto. Comunque, alla valutazione ispettiva il 22% dei pazienti non presentava evidenti alterazioni temporali. L’analisi quantitativa dei dati 3T MRI strutturali avanzati e funzionali ha permesso l’identificazione di ulteriori alterazioni, spesso extraippocampali, non riconoscibili visivamente, variamente correlate con le alterazioni istopatologiche e l’outcome post-chirurgico. I risultati – in corso di pubblicazione – hanno evidenziato le peculiarità di ciascuna metodica avanzata nell’evidenziare le alterazioni volumetriche, microstrutturali e funzionali dell’ippocampo e delle strutture extra-ippocampali, informazioni complementari particolarmente importanti nei casi con quadro neuroradiologico negativo, spesso associato a quadri istologici di aspecifica gliosi del polo temporale e delle strutture temporomesiali.

ɋ Rossini L, De Santis D, Mauceri RR, Tesoriero C, Bentivoglio M, Maderna E,

Maiorana A, Deleo F, de Curtis M, Tringali G, Cossu M, Tumminelli G, Bramerio M, Spreafico R, Tassi L, Garbelli R. Dendritic pathology, spine loss and synaptic reorganization in human cortex from epilepsy patients. Brain. 2020

Nov 22:awaa387. doi: 10.1093/brain/awaa387. ɋ Di Giacomo R, Deleo F, Garbelli R, Marucci G, Del Sole A, Dominese A, Pastori

C, Casazza M, Tringali G, de Curtis M, Didato G. Mild malformation of cortical development with oligodendroglial hyperplasia (MOGHE): Neurophysiological fingerprints of a new pathological entity. Clin Neurophysiol. 2021

Jan;132(1):154-156.

1. protocollo per 3T MRI strutturale convenzionale 2. protocollo per 3T MRI strutturale avanzato (MPM) 3. linee guida per analisi dei dati 3T MRI strutturali. In corso di realizzazione 4. variabilità inter-osservatore per la classificazione istologica 5. accuratezza diagnostica per ciascun metodo strutturale 3T MRI 6. protocollo per l’acquisizione di ciascun protocollo 3T MRI microstrutturale (DTI) e funzionale (ASL, EEG-fMRI) 7. linee guida per l’analisi quantitativa di ciascun metodo 3T MRI. In corso di realizzazione 8. scale semi-quantitative per le anomalie ippocampali ed extraippocampali 9. comparazione semi-quantitativa dei dati strutturali convenzionali 1,5 verso 3T MRI

Progetto in dettaglio

RICERCA FINALIZZATA E GIOVANI RICERCATORI MINISTERO SALUTE MCC

Consorzio di ricerca

Studio concluso

Razionale e obiettivi

Risultati Idiopathic Normal Pressure Hydrocephalus (iNPH), parkinsonism and dementia: improving the accuracy of diagnosis and the patient care to reverse the symptomatology Neurodegeneration, Phenotypes and Outcome Measures (RF-2013-02355908)

ɋ IRCCS Fondazione Istituto Neurologico Nazionale C. Mondino, Pavia

C. Pacchetti (coordinator) ɋ Unità Operative: Azienda Ospedaliero-Universitaria Pisana, Roma - UO Neurologia – U. Bonuccelli ɋ Istituto Superiore di Sanità, Roma – E. Lacorte

L’idrocefalo normoteso (iNPH) è una complessa sindrome idiopatica caratterizzata da ventricolomegalia, decadimento cognitivo, alterazione della marcia e incontinenza urinaria che tipicamente colpisce gli anziani. La prevalenza di questa patologia varia dallo 0.8% nei soggetti tra i 70 e i 79 anni fino al 5.9% negli ultraottantenni. Le comorbilità e il fenotipo clinico espresso sono due variabili importanti per il beneficio clinico dell’operazione di shunt. Dal punto di vista fenotipico infatti, l’iNPH può assomigliare a molte sindromi parkinsoniane, quali la malattia di Parkinson o altri Parkinsonismi Atipici, sino alla malattia di Alzheimer. Come nella malattia di Parkinson, alcuni iNPH mostrano un DATSCAN positivo. Distinguere tra forme tipiche e atipiche di iNPH è importante per migliorare il trattamento farmacologico e chirurgico. In questo studio retrospettivo e longitudinale, pazienti con segni radiologici alla RMN o alla TC di iNPH, verranno reclutati da reparti di Radiologia, Neurologia, Neurochirurgia e Geriatria. Verranno seguiti per un periodo di 12 mesi e distinti in due gruppi a seconda che abbiano (o meno) subito un intervento di shunt ventricolo peritoneale (VPS). I soggetti trattati con VPS eseguiranno un secondo DATSCAN alla fine dei 12 mesi. Ci attendiamo che i pazienti con idrocefalo normoteso SCAN- e trattati con VPS abbiano un miglioramento della sintomatologia motoria, mentre il miglioramento potrebbe essere minore o assente nei pazienti SCAN+.

È stata effettuata una caratterizzazione demografica, clinica, neuroradiologica, liquorale e cognitiva dei pazienti iNPH in relazione alla perdita dopaminergica striatale valutata al DATSCAN. In particolare, l’analisi si è focalizzata sulla fenomenologia clinica (quadro tipico di aprassia della marcia e instabilità posturale; quadro simil-parkinsoniano; presenza di atipie, per esempio alterazioni della motilità oculare nel fenotipo PSP-like) e cognitiva (mediante un’estesa batteria di test neuropsicologici), nonché sulle differenze di responsività allo shunt tra le due coorti di pazienti DATSCAN+ e DATSCAN-. È stato eseguito un confronto dei singoli parametri di uptake del DATSCAN dei soggetti iNPH rispetto a una coorte di PD “de novo”, con l’evidenza di una maggiore compromissione a carico del caudato e in misura simmetrica nella popolazione iNPH (rispetto al maggiore interessamento del putamen e in misura asimmetrica nella coorte PD “de novo”). Indipendentemente dal profilo dopaminergico striatale, sono state valutate pro-

Pubblicazioni scientifiche spettivamente due coorti di pazienti sottoposti o meno a shunt (nella fattispecie, una derivazione lombo-peritoneale), evidenziandone le differenze cliniche e radiologiche ai vari follow-up sia in analisi intra-gruppo che in valutazioni tra i gruppi. A tale riguardo, è emersa la sicurezza e l’efficacia dello shunt lombo-peritoneale dal punto di vista motorio e posturale e minimamente urinario, in assenza di variazioni significative del quadro cognitivo. Un possibile surrogato radiologico del miglioramento clinico potrebbe essere la riduzione della sofferenza della sostanza bianca periventricolare, come evidenziato nel nostro studio al follow-up a 12 mesi nella coorte trattata rispetto a quella non trattata chirurgicamente. La revisione sistematica sugli studi di prevalenza e incidenza dell’iNPH ha consentito di stimare in 18.500 i casi prevalenti in Italia e in circa 2000 i casi incidenti per anno di NPH sulla base della popolazione ISTAT residente al 1 gennaio 2018. I casi di prevalenza stimati nella provincia di Pavia e Pisa sono circa 177 e 138 rispettivamente, mentre quelli di incidenza per anno circa 18 e 13 rispettivamente.

ɋ Picascia M, Pozzi NG, Todisco M. Minafra B, Sinforiani E, Zangaglia R, Ceravolo R, Pacchetti C. Cognitive disorders in normal pressure hydrocephalus with initial parkinsonism in comparison with "de novo" Parkinson's disease, Eur J

Neurol. 2019 Jan;26(1):74-79. doi: 10.1111/ene.13766. Epub 2018 Sep 3. ɋ Todisco M, Pozzi NG, Zangaglia R, Minafra B, Servello D, Ceravolo R, Alfonsi

E, Fasano A, Pacchetti C, Pisa syndrome in Idiopathic Normal Pressure Hydrocephalus, Parkinsonism Relat Disord. 2019 Jun 28. pii: S1353-8020(19)30287-1. doi: 10.1016/j.parkreldis.2019.06.024. ɋ Todisco M, Picascia M, Pisano P, Zangaglia R, Minafra B, Vitali P, Rognone E, Pichiecchio A, Ceravolo R, Vanacore N, Fasano A, Pacchetti C. Lumboperitoneal shunt in idiopathic normal pressure hydrocephalus: a prospective controlled study. J Neurol. 2020 Sep; 267(9): 2556-2566. doi: 10.1007/s00415-020-09844-x. ɋ Pozzi NG, Brumberg J, Todisco M, Minafra B, Zangaglia R, Bossert I, Trifirò G,

Ceravolo R, Vitali P, Isaias IU, Fasano A, Pacchetti C. Striatal Dopamine Deficit and Motor Impairment in Idiopathic Normal Pressure Hydrocephalus. Mov

Disord. 2021 Jan; 36(1): 124-132. doi: 10.1002/mds.28366. ɋ Gastaldi M, Todisco M, Carlin G, Scaranzin S, Zardini E, Minafra B, Zangaglia

R, Pichiecchio A, Reindl M, Jarius S, Pacchetti C, Franciotta D. AQP4 autoantibodies in patients with idiopathic normal pressure hydrocephalus. J Neuroimmunol. 2020 Dec 15; 349: 577407. doi: 10.1016/j.jneuroim.2020.577407. ɋ Del Gamba C, Bruno A, Frosini D, Volterrani D, Migaleddu G, Benedetto N, Perrini P, Pacchetti C, Cosottini M, Bonuccelli U, Ceravolo R. Is DAT imaging abnormality in normal pressure hydrocephalus always suggestive of degeneration?

Neurological Sciences. 2021 42:723-6. doi.org/10.1007/s10072-020-04743-5

Progetto in dettaglio

RICERCA FINALIZZATA E GIOVANI RICERCATORI MINISTERO SALUTE MCC

Consorzio di ricerca

Studio concluso

Razionale e obiettivi

Risultati Inhibition of endocannabinoids-hydrolyzing enzymes as a new therapeutic target for migraine treatment: studies in animal models and preliminary evaluation in humans (RF-2013-02355704)

ɋ IRCCS Fondazione Istituto Neurologico Nazionale C. Mondino, Pavia

C. Tassorelli (coordinator) ɋ Unità Operative: Istituto Italiano di Tecnologia Drug and Discovery and Development,

Genova – A. Reggiani

L'emicrania è un disturbo neurologico di grande rilevanza clinica. Attualmente i trattamenti disponibili sono di scarsa o limitata efficacia e spesso associati a effetti collaterali fastidiosi. Esiste pertanto una reale necessità di individuare nuovi trattamenti, più specifici e meglio tollerati. Dati su modelli sperimentali animali hanno suggerito che una disfunzione del sistema endocannabinoide può contribuire allo sviluppo degli attacchi emicranici e che una modulazione dei recettori cannabinoidi (CB) possa perciò risultare utile per il trattamento del dolore emicranico. A sostegno di tale ipotesi, studi clinici hanno riportato ridotti livelli di endocannabinoidi nel liquido cefalorachidiano e nelle piastrine dei pazienti emicranici. Nel presente studio proponiamo di valutare, in un modello animale di dolore emicranico validato, se il potenziamento del tono endocannabinoide, attraverso l'inibizione dell'enzima Amide Idrolasi degli Acidi Grassi (FAAH), che idrolizza l’anandamide (AEA), possa rappresentare una nuova strategia terapeutica per l'emicrania. Lo studio prevede anche una valutazione parallela dell'interazione tra sistema endocannabinoide e trasmissione del dolore in pazienti emicranici con attacchi ad alta frequenza allo scopo di raccogliere elementi utili per una possibile trasferibilità clinica.

Nel presente studio abbiamo testato il ruolo del sistema endocannabinoide (SE) nell’attacco emicranico e la sua potenziale modulazione come potenziale target terapeutico, utilizzando in campo pre-clinico e clinico il modello di emicrania basato sulla somministrazione di nitroglicerina (NTG). In ambito pre-clinico, i dati ottenuti hanno dimostrato che la modulazione del SE, sia a livello centrale e periferico, sia puramente periferica, attraverso l’inibizione dell’enzima FAAH che catabolizza gli endocannabinoidi, previene l'iperalgesia indotta da NTG nel territorio trigeminale. Tale effetto è associato a un aumento dei livelli AEA e palmitoilethanolamide (PEA), una riduzione dei livelli di mRNA di diversi geni neuroinfiammatori e dei livelli di neuromediatori coinvolti nella fisiopatologia dell'emicrania in strutture centrali e periferiche. Tale risultato è stato confermato anche con altri due nuovi inibitori FAAH, sintetizzati dopo modificazioni a livello dello scaffold chimico dell’URB597, noto inibitore globale dell’enzima. Le valutazioni effettuate invece in ambito clinico, sui pazienti con emicrania ad alta frequenza esposti al test di provocazione con NTG, hanno confermato la presenza di un’alterazione della trasmissione del dolore a livello spinale rispetto ai soggetti sani. Questa alterazione era associata a un significativo aumento dei livelli plasmatici di PEA nei soggetti in

Pubblicazioni scientifiche

Progetto in dettaglio

RICERCA FINALIZZATA E GIOVANI RICERCATORI MINISTERO SALUTE MCC

Consorzio di ricerca

Studio in corso

Razionale e obiettivi cui la NTG induceva un attacco simil-spontaneo. Questa messe di dati pre-clinici e clinici permettono di concludere che i nostri risultati sono coerenti con un ruolo protettivo per la segnalazione endocannabinoide nell'emicrania e confermano l’ipotesi che l’inibizione dell’enzima FAAH rappresenti un valido target terapeutico per questa disabilitante patologia neurologica.

ɋ Greco R, Demartini C, Zanaboni AM, Piomelli D, Tassorelli C. Endocannabinoid system and migraine pain: an update. Front Neurosci 2018 Mar 19; 12:172 ɋ Greco R, Demartini C, Zanaboni AM, Tumelero E, Reggiani A, Misto A, Piomelli

D, Tassorelli C. FAAH inhibition as a preventive treatment for migraine: A pre-clinical study Neurobiol Dis. 2020 Feb;134:104624. doi: 10.1016/j.nbd.2019.104624. ɋ De Icco R, Perrotta A, Grillo V, Cosentino G, Sances G, Sandrini G, Tassorelli C.

Experimentally induced spinal nociceptive sensitization increases with migraine frequency: a single-blind controlled study. Pain 2020 Feb;161(2):429-438. doi: 10.1097/j.pain.0000000000001726. PubMed PMID: 31633594. ɋ Greco R, Demartini C, Zanaboni A, Casini I, De Icco R, Reggiani A, Misto A, Piomelli D, Tassorelli C.. Characterization of the peripheral FAAH inhibitor, URB937, in animal models of acute and chronic migraine. Neurobiol Dis 2021; 147: 105157 ɋ De Icco R, Greco R, Demartini C, Vergobbi P, Zanaboni A, Tumelero E, Reggiani A,

Realini N, Sances G, Grillo V, Allena M, Tassorelli C. Spinal nociceptive sensitization and plasma palmitoylethanolamide levels during experimentally-induced migraine attacks. Pain 2021 doi: 10.1097/j.pain.0000000000002223 PMID: 33587406

Qualitative and quantitative muscle MRI evaluation of the natural history and disease progression in facioscapulohumeral muscular dystrophy in preparation for clinical trials (RF-2016-02362914)

ɋ IRCCS Fondazione Istituto Neurologico Nazionale C. Mondino, Pavia

A. Pichiecchio (coordinator) ɋ Unità Operative: IRCCS Fondazione Policlinico Universitario Agostino Gemelli, Roma – E. Ricci ɋ Istituto Dermopatico dell'Immacolata IRCCS, Roma – T. Tartaglione

La distrofia facio-scapolo-omerale (FSHD) è una malattia autosomica dominante con una prevalenza di circa 1:15000, causata da condizioni genetiche eterogenee che si traducono in una ipometilazione nel locus D4Z4 sul cromosoma 4qTer. I processi molecolari innescati nel muscolo dalla scorretta espressione DUX4 non sono ancora del tutto chiari. La FSHD è caratterizzata da un pattern molto variabile di coinvolgimento muscolare, gravità clinica e velocità di progressione, cosicché manca ancora una definizione affidabile della storia naturale. Diverse terapie potenziali sono state recentemente suggerite per ridurre l'ipometilazione o bloccare il meccanismo molecolare attivato da DUX4. Tuttavia, la progettazione e l'implementazione di studi terapeutici sono ostacolate dalla mancanza di strumenti oggettivi per quantificare la progressione della malattia e l'efficacia dei trattamenti

Risultati preliminari a 18 mesi sono ancora carenti. Recentemente, gli studi di RM muscolare hanno permesso di stabilire che la progressione di malattia avviene attraverso la rapida comparsa, in sequenza, di nuovi foci di malattia, e il conseguente accumulo di grasso nei muscoli corrispondenti, processo che potrebbe rappresentare un target di terapie specifiche. Con lo scopo di stabilire delle misure RM di progressione di malattia utili in futuri studi clinici terapeutici, il nostro studio prevede di effettuare un follow-up longitudinale di 2 anni su pazienti affetti da FSHD, utilizzando due differenti metodologie: 1. un’analisi qualitativa longitudinale su una rilevante coorte di pazienti con lo scopo di determinare il tasso di insorgenza di nuove lesioni muscolari; 2. un’analisi quantitativa longitudinale su un sottogruppo di pazienti con lo scopo di determinare il tasso di accumulo di tessuto adiposo in singoli muscoli specifici che mostrano comportamenti differenti.

Dall’inizio del progetto sono stati arruolati 117 pazienti FSHD che stati sottoposti a valutazione clinica di baseline, come previsto, presso l’UO Gemelli. Tutti i 117 pazienti in occasione della valutazione clinica di baseline sono stati sottoposti a RM muscolare con protocollo qualitativo presso l’UO IDI. Le immagini di questi esami sono state visionate per verificare la sussistenza dei criteri necessari per partecipare allo studio di RM muscolare quantitativo (Obiettivo specifico 2). Sono state quindi visionate 117 RM muscolari degli arti inferiori, e sono stati quindi selezionati i primi 35 pazienti consecutivi eleggibili (100% dei pazienti previsti), arruolati per lo studio di RM muscolare quantitativa presso l’UO Mondino. Alla data del 30 marzo 2020 un numero totale di 33 soggetti FSHD ha eseguito una RM quantitativa al tempo 0 (baseline), mentre un totale di 27 soggetti ha eseguito il primo controllo RM previsto al tempo 1 (= 6 mesi). È già stato previsto e realizzato un completamento tardivo dell’arruolamento al tempo 0 per questo specifico obiettivo, con RM a 6 mesi (tempo 1) programmate entro i primi mesi dell’anno 2020 (anche per contingenze obbligate di attesa dei 6 mesi tra t0 e t1) I risultati clinici preliminari mostrano una correlazione statisticamente significativa tra il 6MWT e le variabili cliniche come l’età dei pazienti, il CSS, l’FSHD Clinical Score, ma non con la lunghezza del frammento EcoRI/BlnI. In merito al rapporto con le variabili radiologiche qualitative, è stata identificata una correlazione significativa del 6-minutes walking test (6MWT) con il T1-MRI score, ma non con il numero dei muscoli STIR positivi identificati nei singoli pazienti. I risultati quantitativi preliminari mostrano una correlazione positiva tra sostituzione adiposa (fat fraction) di alcuni muscoli dell’arto inferiore, in particolare quelli dell’hamstring, con lo score clinico CSS, mentre altri gruppi muscolari (per esempio tibiale anteriore, gastrocnemio mediale, sartorio e capo corto del bicipite (BFS)) hanno mostrato correlazione negativa con il 6MWT e con i dati dinamometrici. L’acqua libera intramuscolare (water T2) ha invece mostrato una correlazione positiva con il CSS globalmente per gli stessi muscoli evidenziati dalla FF e una correlazione negativa con il 6MWT per alcuni muscoli della gamba. Longitudinalmente i dati preliminari sembrano indicare una riduzione della wT2 a livello dei muscoli dell’hamstring, dell’adduttore magno, adduttore lungo e del sartorio a livello della coscia mentre a livello del gastrocnemio mediale, del tibiale anteriore e dell’ELD a livello della gamba, bilateralmente, oltre che del soleo a sinistra. Non si è evidenziata significativa modificazione della fat fraction (FF) a livello dei muscoli esaminati nel follow-up a sei mesi.

Progetto in dettaglio

RICERCA FINALIZZATA E GIOVANI RICERCATORI MINISTERO SALUTE MCC

Consorzio di ricerca

Studio in corso

Razionale e obiettivi

Identification of predictive biomarkers for the progression from episodic migraine to chronic migraine (GR-2016-02363848)

ɋ IRCCS Fondazione Istituto Neurologico Nazionale C. Mondino, Pavia

M. Allena (coordinator) ɋ Unità Operative: Università degli Studi del Piemonte Orientale "Amedeo Avogadro",

Novara - Dipartimento di Scienze del Farmaco – S. Cargnin

L’emicrania è una patologia molto frequente che colpisce il 14% della popolazione generale e che occupa, secondo l’ultimo Global Burden of Disease, il terzo posto tra le malattie più disabilitanti nell’adulto. Nella maggior parte dei pazienti, gli attacchi dolorosi si presentano con ricorrenza settimanale o mensile (emicrania episodica - EE) e solo in una porzione minore (2-3% della popolazione generale), ma comunque significativa, l’emicrania evolve in forma cronica, manifestandosi cioè per almeno 15 giorni al mese (emicrania cronica - EC). L’EC ha una rilevanza sanitaria enorme, con un impatto maggiore rispetto alla EE, sia in termini di disabilità che di costi economici e sociali. Ad oggi, i precisi meccanismi coinvolti nella cronicizzazione dell’emicrania rimangono elusivi. È noto che la transizione da EE a EC avviene più frequentemente in associazione all’uso eccessivo di farmaci sintomatici che il paziente spesso assume senza controllo medico. Tuttavia, come per altri fattori di cronicizzazione identificati (l’obesità e stile di vita, la frequenza elevata di attacchi dolorosi mensili, le comorbidità psichiatriche), l’esatta relazione con EC non è ancora chiaramente definita in maniera direzionale. Vi sono, inoltre, evidenze neurofisiologiche che suggeriscono come la sensibilizzazione dei sistemi coinvolti nel dolore sia fondamentale per lo sviluppo e il mantenimento della cronicizzazione dell’emicrania. Infine, tra i possibili biomarkers implicati nella trasformazione dell’emicrania episodica, il CGRP e la pituitary adenylate cyclase activating polypeptide (PACAP) sembrano avere un ruolo nell’attivazione del sistema trigeminovascolare e nella sensibilizzazione centrale, mentre alcuni microRNAs (miRNAs) sono ritenuti essere modulatori cruciali coinvolti nella trasmissione GABAergica e nell’infiammazione emicranica. Per la prima volta verranno identificati e valutati in un unico studio tutti i biomarkers clinici, psicologici, genetici, neurofisiologici e sierologici, associati alla EC. In questo modo si potrà migliorare la conoscenza dei meccanismi patofisiologici sottostanti la progressione della EE in EC e, quindi, ottimizzare la gestione della malattia emicranica, a partire dalla prevenzione della EC e dalla definizione di un trattamento personalizzato per sottogruppi di pazienti, e in ultimo ridurre i costi associati alla cefalea. Obiettivi dello studio sono di analizzare le variabili cliniche, demografiche, psicologiche e genetiche associate alla EC in pazienti con EE e con EC. Per l’aspetto genetico, sarà condotto uno studio caso controllo, con un approccio per geni candidati, finalizzato ad analizzare il ruolo di polimorfismi a singolo nucleotide (SNPs). Saranno anche analizzate e correlate le variabili neurofisiologiche (mediante la determinazione del riflesso nocicettivo di evitamento) e sierologiche (dosaggio di CGRP, di alcuni metaboliti del pathway delle chinurenine e di alcuni microRNAs) associate alla EC, in gruppi più ristretti di pazienti.

Risultati preliminari a 18 mesi Sono stati arruolati 149 pazienti affetti da EC con abuso di sintomatici (25 M e 124 F, età media 47+10 anni) e 85 pazienti con EE (70 F e 15 M, età media 38+11anni). Tutti i pazienti hanno effettuato valutazione clinica, prelievo ematico per l’analisi dei polimorfismi e valutazione psicologica. Da un’analisi statistica preliminare effettuata al momento solo per gli aspetti psicologici, i pazienti EC, rispetto ai EE, hanno un livello di sintomatologia ansiosa e depressiva maggiore, nonché più elevati livelli di dipendenza dai farmaci; essi hanno, inoltre, una percezione di peggior qualità di vita e un numero maggiore di life events. Per quanto riguarda la ricerca dei polimorfismi genici, in questa fase, come previsto dal disegno dello studio, è stata testata la potenziale correlazione tra SNPs e cronicizzazione dell’emicrania in un campione esplorativo di 200 pazienti con EC (casi) e 200 pazienti con EE (controlli), arruolati in precedenti progetti di ricerca. Attualmente non è emersa alcuna associazione statisticamente significativa tra le varianti genetiche in studio e il rischio di trasformazione dell’emicrania episodica in emicrania cronica. Tuttavia, sono stati riscontrati dei trend di correlazione (p<0.1) tra 6 delle varianti genotipizzate e l’outcome in studio. Queste saranno, quindi, poi validate nella popolazione indipendente di conferma costituita dai 200 pazienti con EE e 200 con EC a conclusione dell’arruolamento. Per i 20 pazienti con EE (3 Maschi e 17 F, età media 33+4 anni), gli 11 pazienti con EC-MO (2 M e 9 F, età media 46.5+9 anni, di cui 7 che hanno già completato lo studio anche a due mesi dalla disintossicazione) e i 17 soggetti sani (2 M e 15 F, età media 29+8 anni) che hanno eseguito prelievo ematico per il dosaggio dei biomarcatori e la soglia dolorifica del riflesso nocicettivo di flessione, sono in corso la valutazione dei metaboliti e l’analisi dei dati neurofisiologici, così come la loro correlazione con i dati clinici. Da una prima analisi dei metaboliti, è emerso un aumento periferico dei livelli di espressione di tutti i marcatori valutati in tutti i soggetti emicranici rispetto ai sani, con maggiore prevalenza in quelli cronici. Invece, da un punto di vista neurofisiologico, l’analisi preliminare condotta solo sul gruppo di pazienti EE, comparato al gruppo di controllo, non ha mostrato variazioni significative dei parametri studiati.

Progetto in dettaglio

RICERCA FINALIZZATA E GIOVANI RICERCATORI MINISTERO SALUTE MCC

Consorzio di ricerca

Studio in corso

Razionale e obiettivi

A `System Epidemiology' Approach to Explore the Complex Relationship between Nutrition and Brain Aging (GR-2016-02361730)

ɋ IRCCS Fondazione Istituto Neurologico Nazionale C. Mondino, Pavia

F. Prinelli (coordinator) ɋ Unità Operative: Istituto di Tecnologie Biomediche, Consiglio Nazionale delle Ricerche, Segrate (MI), Unità di Epidemiologia – C. Crespi – e Unità di Genomica – M. Severgnini

Con l’aumento dell’aspettativa di vita sta aumentando drammaticamente anche il numero di persone affette da declino cognitivo e demenza, che costituiscono oggi una delle principali cause di disabilità nella popolazione anziana. Nel 2015, circa 47 milioni di persone ne erano affette a livello mondiale. Lo stato di transizione tra il normale invecchiamento e la demenza lieve, è una condizione clinica, chiamata decadimento cognitivo lieve (MCI), caratterizzata da deficit in uno o più domini cognitivi senza tuttavia compromettere il normale svolgimento delle attività quotidiane. In Italia la prevalenza varia dal 7% a 21%, e ogni anno circa il 15% dei casi converte a demenza. La predisposizione genetica, i fattori cardio-metabolici, e gli scorretti stili di vita sono stati associati a un aumento dell’occorrenza di MCI e demenza nella popolazione generale. Considerato che a oggi non esiste una terapia efficace per la cura di queste malattie e i costi diretti e indiretti per la gestione degli ammalati è sesso insostenibile, vi è un notevole interesse nell’individuare strategie non farmacologiche in grado di prevenire o ritardare la progressione di malattia nel tempo. Pertanto intervenire sui fattori di rischio modificabili, tra cui le abitudini alimentari, sembra l’approccio più promettente. Negli ultimi anni la ricerca ha evidenziato un potenziale ruolo del microbiota intestinale nella regolazione delle funzionalità cerebrali, anche se i meccanismi biologici alla base di questa associazione sono ancora in larga parte sconosciuti. La stretta interazione tra dieta, microbiota e cervello, potrebbe almeno in parte aiutarci a spiegare i meccanismi attraverso i quali i nostri stili di vita possono accelerare o rallentare i processi di invecchiamento cerebrale. Date queste premesse, scopo di questo studio è quello di valutare l’impatto della nutrizione sui disturbi cognitivi legati all’invecchiamento applicando un approccio multidisciplinare che integri la ricerca epidemiologica, le neuroscienze, e lo studio del microbiota intestinale. Si tratta di uno studio epidemiologico di popolazione, nell’ambito del quale verrà reclutata una coorte di individui di età superiore a 65 anni residenti in due Comuni in provincia di Milano con l’obiettivo di esaminare il ruolo dei fattori di rischio modificabili, rivolgendo particolare attenzione alle abitudini alimentari, in relazione al declino cognitivo e alla demenza al fine di sviluppare strategie preventive e di intervento rivolte alla popolazione anziana. Obiettivi specifici dello studio sono di stimare l’occorrenza di MCI in una popolazione di età >65 anni, e studiare l’associazione con le abitudini alimentari e altri stili di vita durante la vita adulta; studiare l’effetto delle abitudini alimentari nel lungo e nel breve periodo nel modulare la composizione microbica intestinale, e valutare il suo impatto sul deterioramento cognitivo; studiare l’associazione tra dieta, microbiota intestinale, e le caratteristiche strutturali e funzionali del cervello.

Risultati preliminari Dall’inizio del progetto sono stati arruolati per la fase di screening (T=2) 393 individui dei 683 previsti (57,5% della numerosità prevista). Di questi 3 si sono ritirati al termine della raccolta dati, mentre i rimanenti 390 sono stati sottoposti alla raccolta dati completa e alla rilevazione delle misure antropometriche, come previsto dal protocollo di ricerca. Per ciascun sospetto di MCI è stato appaiato un controllo cognitivamente intatto per un totale di 119 individui sottoposti alla fase 2 dello studio. Circa il 90% dei casi di MCI identificati nella fase di screening sono stati confermati a seguito della visita neurologica (N=56) e tutti i soggetti senza compromissione cognitiva visitati sono stati inclusi nel protocollo di studio come controlli cognitivamente intatti (N=53). Quattro soggetti avevano una forma di demenza da lieve a severa non sono stai inclusi nel protocollo di indagine. I dati sono completi pertanto per N=109 soggetti. Circa il 24% dei partecipanti è stato classificato come MCI alla valutazione di screening, stime in linea con precedenti studi condotti in popolazioni con caratteristiche confrontabili.

Progetto in dettaglio

PROGETTI AIFA

MCC

Consorzio di ricerca

Studio in corso

Razionale e obiettivi

Risultati preliminari Biological markers of frailty in the physiological and pathological aging brain: correlations with pharmacological frailty (AIFA 2016 ricerca indipendente sui farmaci) (AIFA 2016-02364594)

ɋ IRCCS Fondazione Istituto Neurologico Nazionale C. Mondino, Pavia

F. Blandini (Coordinator) ɋ Università dell’Insubria, Centro di Ricerca in Farmacologia Medica – M. Cosentino ɋ Università del Piemonte Orientale/Ospedale Maggiore di Novara – C. Comi ɋ Erasmus University MC, Dept. Of Molecular Genetics – P.G. Mastroberardino ɋ Istituto di Riabilitazione e di Cura S. Margherita, ASP Pavia, Dipartimento di Medicina

Interna e Terapia Medica, Sezione di Geriatria – B. Solerte

La fragilità è una condizione a carattere sistemico, associata con l’età, la quale può presentarsi in assenza di specifiche patologie e che può avere un impatto negativo sulla salute del soggetto. Tra il 7 e il 16,3% degli individui sopra i 65 mostra segni di fragilità e la frequenza di tale condizione può raggiungere il 45% dopo gli 85 anni. La gestione di tale condizione è particolarmente critica ed è ulteriormente complicata dalla presenza di comorbidità, con un impatto economico crescente sulla sanità pubblica. Gli individui fragili mostrano un malfunzionamento di differenti sistemi fisiologici che li rende particolarmente vulnerabili. Differenti alterazioni biochimiche e fattori immunologici, biomolecolari e genomici giocano un ruolo chiave in questa condizione. A ciò si associa la presenza in questi soggetti di prescrizioni farmacologiche inappropriate, un fenomeno che può amplificare il problema generando una condizione di “fragilità farmacologica”. Un numero sempre crescente di evidenze suggerisce che l’instabilità genomica, derivante da difetti nei sistemi di riparazione del DNA, possa innescare una cascata di alterazioni correlate con l’età che possono avere un impatto negativo sull’omeostasi cellulare, predisponendo alla condizione di fragilità. Inoltre, anomalie a carico di tale sistema di riparazione sembrano predisporre allo sviluppo di patologie neurologiche associate all’invecchiamento, quali la malattia di Parkinson: la maggior parte dei sintomi caratteristici del “fenotipo fragile” (passo rallentato, fatica, livelli ridotti di attività fisica) sono presenti anche nei soggetti affetti da malattia di Parkinson, la quale può essere considerata un prototipo di sindrome geriatrica.

L’obiettivo generale del presente studio è identificare potenziali biomarcatori associati alla condizione di fragilità e chiarire la loro relazione con la condizione di “fragilità farmacologica”. L’obiettivo primario è verificare la validità del DNA libero, circolante nel sangue (cfDNA), come potenziale biomarcatore della condizione di fragilità associata all’invecchiamento. L’obiettivo secondario è la fenotipizzazione dal punto di vista genomico, biomolecolare e immunologico dei soggetti anziani fragili e comprensione di come queste caratteristiche possano: predisporre allo sviluppo di condizioni neurologiche lega-

Progetto in dettaglio

PROGETTI CHARITY FONDAZIONI PRIVATE

MCC

Consorzio di ricerca

Studio in corso

Razionale e obiettivi

approfondimenti I risultati del progetto Frailbiotrack alla Settimana del Cervello te all’invecchiamento (es. malattia di Parkinson); essere influenzate dalla terapia farmacologica a cui questi soggetti sono sottoposti. L’arruolamento dei soggetti ha contemplato la raccolta del consenso informato, della scheda dati prevista dal protocollo e l’esecuzione dei prelievi di materiale biologico (sangue, biopsia cutanea). L’Unità Mondino ha fornito, ove necessario, il training per l’esecuzione delle biopsie cutanee presso le altre unità coinvolte nell’arruolamento e raccolto e messo in coltura i campioni per la crescita dei fibroblasti, provvedendo all’inoltro dei campioni di sangue a UnInsubria. Le Unità operative reclutanti sono: IRCCS Mondino - reclutati 60 pazienti dei 55 previsti; Università del Piemonte Orientale, Novara - reclutati 45 pazienti dei 50 previsti; ASP Santa Margherita, Pavia - reclutati 29 pazienti dei 35 previsti, per un totale di pazienti pari a 134. Le altre Unità reclutanti hanno inviato i campioni di sangue a UnInsubria e le biopsie cutanee all’IRCCS Mondino; è in corso la processazione.

Association between frailty trajectories and biological markers of aging. FrailBioTrack (Cariplo 2017 Ricerca malattie invecchiamento) (Cariplo 2017-0557)

ɋ IRCCS Fondazione Istituto Neurologico Nazionale C. Mondino, Pavia -

C. Cereda (Coordinator) ɋ Unità Operative: Fondazione Golgi-Cenci, Abbiategrasso – A. Guaita,

Istituto Farmacologico Mario Negri, Milano – C. Balducci

Con l’aumento dell’età media della popolazione, è sempre più importante la ricerca sull’invecchiamento fisiologico e sul passaggio a stati patologici o di fragilità. Con il termine “fragilità” si intende una condizione tipica dell'età geriatrica per la quale l'individuo risponde in modo sempre meno efficace agli stimoli dell’ambiente circostante. Il progetto si è focalizzato sullo studio dei meccanismi molecolari legati alla sindrome di fragilità adottando un approccio multidisciplinare che ha permesso di valutare le associazioni delle diverse traiettorie di fragilità con nuovi potenziali bio-marcatori della fragilità. Verranno pertanto indagati diversi aspetti della sindrome di fragilità tra cui lo stato metabolico, alcuni marcatori epigenetici, nonchè due importanti meccanismi legati alla fragilità quali infiammazione e sistema di comunicazione intercellulare. I biomarcatori predittivi saranno validati in vitro e in vivo, con modelli cellulari e animali di invecchiamento spontaneo. La popolazione utilizzata per lo studio è una ben nota coorte di individui anziani, seguita sotto il profilo clinico e neuropsicologico dal 2009 e rivalutata nel 2012 e 2014 con lo studio InveCe.Ab (Guaita A. et al., 2013; ClinicalTrial. gov, NCT01345110).

Risultati preliminari I partecipanti allo studio InveCE.Ab (ClinicalTrial. gov, NCT01345110) sono stati invitati a partecipare a questo nuovo progetto. Ciascun soggetto è stato sottoposto a una valutazione con prelievo di sangue, colloquio sociale, valutazione della velocità di deambulazione, anamnesi ed esame clinico. Su 983 soggetti eleggibili, sono stati reclutati 762 individui. In generale è stato osservato un peggioramento delle condizioni di salute e una maggior dipendenza nelle attività quotidiane. Nei soggetti fragili sia maschi che femmine si osserva un significativo dimagrimento e un maggior rischio di sviluppare demenza. La sindrome di fragilità sembra quindi essere un campanello di allarme per il peggioramento delle funzioni di memoria, sia nel breve (4 anni) che nel lungo periodo (8 anni). Uno stile nutrizionale sano, con un adeguato apporto di frutta, verdura e pesce, iniziato intorno ai 60 anni di età sembra essere in grado di ridurre il rischio di sviluppare fragilità dopo i 70 anni. L’analisi metabolica qualitativa ha fatto emergere 22 metaboliti significativamente diversi tra i soggetti fragili e non fragili. Di questi metaboliti, solo l’acido ippurico mostra una differenza di abbondanza di circa due volte tra i due gruppi, suggerendo una relazione significativa tra i livelli di acido ippurico e la fragilità. L’acido ippurico è un co-metabolita endogeno derivante dalla degradazione dei polifenoli presenti nel cibo da parte della flora batterica intestinale. I nostri dati mostrano una correlazione inversa tra i livelli di acido ippurico e l’indice di fragilità e una correlazione diretta con l’assunzione di frutta e verdura, indicando l’acido ippurico come possibile indicatore dello stato di fragilità. Le modificazioni epigenetiche (acetilazione e metilazione) sono note essere legate all’avanzare dell’età, meno nota è invece la loro relazione con la fragilità. I risultati ottenuti hanno evidenziato una diminuzione dell’acetilazione della lisina 9 dell’istone H3 sia nei soggetti fragili sia nei non fragili rispetto a un gruppo di controllo giovane (18-40 anni), facendoci ipotizzare un coinvolgimento prevalente nel processo di invecchiamento. Al contrario, la di-metilazione della lisina 9 dell’istone H3 aumentando, seppur lievemente, nel gruppo dei fragili sia rispetto ai controlli giovani sia rispetto ai non fragili, suggerisce un maggior coinvolgimento della metilazione nella fragilità. Abbiamo quindi focalizzato l’attenzione su due dei più importanti meccanismi molecolari coinvolti nella biologia della fragilità: infiammazione e sistema di comunicazione tra cellule, al fine di identificare quegli elementi che, se opportunamente modulati, potrebbero determinare il cosiddetto “invecchiamento in salute”. Dopo aver evidenziato la presenza di uno stato infiammatorio nella popolazione in esame, abbiamo indagato il coinvolgimento delle molecole pro- e anti-infiammatorie nell’insorgenza di questo stato infiammatorio. Delle 10 citochine analizzate, IL1b, IL6 e TNFα (tutte citochine pro-infiammatorie) sono aumentate nel gruppo dei fragili rispetto ai non fragili. Questo dato suggerisce una compromissione del sistema immunitario nella fragilità, ma un consenso generale non è stato ancora pienamente raggiunto. Il secondo meccanismo che abbiamo approfondito è stata la comunicazione intercellulare, e in particolare il ruolo delle microvescicole (MVs). Sia il numero di MVs sia la loro dimensione rimaneva invariata nei soggetti fragili rispetto ai non fragili. L’aumentata presenza di MVs positive al TLR2 e TLR4 conferma il coinvolgimento dell’inflammaging nella fragilità. L’IFG, grazie all’aumento di MVs positive al IGFR potrebbe invece essere considerato come un nuovo potenziale biomarcatore di fragilità. L’aumento di MVs positive al recettore per l’IL6 (IL6-R) e il concomitante aumento di IL6 circolante suggerisce un possibile ruolo

Pubblicazioni scientifiche chiave delle vescicole extracellulari nei meccanismi di attivazione delle citochine. Si potrebbe ipotizzare un rilascio di citochine dalle vescicole direttamente nello spazio extracellulare in cui le citochine stesse potrebbero esercitare il loro effetto. L’analisi delle sirtuine non ha evidenziato differenze tra il gruppo dei fragili e quello dei non fragili. Tuttavia, è i maggiori livelli della proteina SIRT1 nei soggetti non fragili rispetto ai fragili sembra suggerire un ruolo protettivo della SIRT1 nella sindrome di fragilità. Non è stata invece osservata nessuna relazione tra le sirtuine e la produzione di nuovi mitocondri. Infine, è stato utilizzato anche un modello animale, i topi SAMP8. Si tratta di un modello utile e traslazionale per lo studio della fragilità nell’uomo. Dai risultati è emerso che questi topi sviluppano alterazioni fisiche e cerebrali paragonabili a quelle del soggetto fragile: perdita di peso, della forza fisica e dell’equilibrio. Sviluppano agitazione, stato d’ansia e disturbi della memoria sia spaziale che non. L’esordio delle alterazioni funzionali è piuttosto precoce, già a 2.5 mesi di età. Le alterazioni funzionali si associano a una progressiva atrofia cerebrale della corteccia, ippocampo e striato, in linea con la progressiva perdita neuronale che diventa significativa ai 9 mesi di età. Anche le cellule gliali si riducono con l’invecchiamento, indicando quindi alterazioni nella risposta neuroimmune. I nostri dati mostrano quindi come i topi SAMP8 rappresentano un modello traslazionale molto utile per lo studio della fragilità.

ɋ Sproviero D, La Salvia S, Giannini M, Crippa V, Gagliardi S, Bernuzzi S, Diamanti L, Ceroni M, Pansarasa O, Poletti A, Cereda C. Pathological Proteins Are

Transported by Extracellular Vesicles of Sporadic Amyotrophic Lateral Sclerosis Patients. Front Neurosci. 2018 Jul 19;12:487. doi: 10.3389/fnins.2018.00487. ɋ Pansarasa O, Pistono C, Davin A, Bordoni M, Mimmi MC, Guaita A, Cereda C.

Altered immune system in frailty: Genetics and diet may influence inflammation. Ageing Res Rev. 2019 Sep;54:100935. doi: 10.1016/j.arr.2019.100935. ɋ Rolandi E, Zaccaria D, Vaccaro R, Abbondanza S, Pettinato L, Davin A, Guaita

A. Estimating the potential for dementia prevention through modifiable risk factors elimination in the real-world setting: a population-based study. Alzheimers Res Ther. 2020 Aug 7;12(1):94. doi: 10.1186/s13195-020-00661-y. ɋ Garofalo M, Pandini C, Bordoni M, Pansarasa O, Rey F, Costa A, Minafra B,

Diamanti L, Zucca S, Carelli S, Cereda C, Gagliardi S. Alzheimer's, Parkinson's disease and Amyotrophic Lateral Sclerosis gene expression patterns divergence reveals different grade of RNA metabolism involvement. Int J Mol Sci. 2020

Dec 14;21(24):9500. doi: 10.3390/ijms21249500. ɋ Sproviero D, Gagliardi S, Zucca S, Arigoni M, Giannini M, Garofalo M, Olivero

M, Dell'Orco M, Pansarasa O, Bernuzzi S, Avenali M, Cotta Ramusino M, Diamanti L, Minafra B, Perini G, Zangaglia R, Costa A, Ceroni M, Perrone-Bizzozero NI, Calogero RA, Cereda C. Different miRNA profiles in plasma derived small and large extracellular vesicles from patients with neurodegenerative diseases. Int J Mol Sci. 2021 Mar 8;22(5):2737. doi: 10.3390/ijms22052737.

Progetto in dettaglio

PROGETTI CHARITY FONDAZIONI PRIVATE

MCC

Consorzio di ricerca

Avviato nel 2020

Razionale e obiettivi

Risultati attesi Genetic spectrum and functional mechanisms of the intronic AAGGG repeat expansion in RFC1 causing CANVAS and late-onset ataxia (Cariplo 2019-1836)

ɋ IRCCS Fondazione Istituto Neurologico Nazionale C. Mondino, Pavia

A. Cortese (Coordinator) ɋ Unità Operative: Consiglio Nazionale delle Ricerche - E. Crespan,

Università di Pavia - S. Giorgetti

L’atassia a esordio in età adulta e anziana comporta la comparsa di progressiva instabilità e cadute e rappresenta un motivo frequente di consultazione neurologica. Essa può derivare da patologie che colpiscono il cervelletto, i neuroni sensitivi, il sistema vestibolare o tutti e tre i sistemi, in questo ultimo caso anche chiamata cerebellar ataxia, neuropathy, vestibular areflexia syndrome (CANVAS). La causa dell’atassia in questi casi a esordio tardivo resta spesso sconosciuta con ricadute negative sulla diagnosi e la gestione dei pazienti. In un recente studio abbiamo identificato un’espansione intronica pentanucleotidica in RFC1 all’origine di CANVAS e causa frequente di atassia a esordio tardivo (Cortese et al, Nat Genet,doi:10.1038/s41588-019-0372-4). L’espansione non sembra essere associata a ridotta espressione del gene, suggerendo l’esistenza di meccanismi atipici quali un effetto tossico dose-dipendente di RNA o di proteine pentapeptidiche ripetute. Scopo dello studio è elucidare i meccanismi molecolari che conducono a neurodegenerazione e atassia associati all’espansione pentanucleotidica in RFC1. Specifici obiettivi sono: 1. la caratterizzazione dello spettro fenotipico associato all’espansione in RFC1 e l’identificazione di ulteriori cause genetiche di CANVAS e atassia a esordio tardivo nei casi negativi per espansione in RFC1; 2. stabilire modelli in vitro, cellulari e Cenorhabditis elegans della malattia, adatti a verificare la presenza di a) un effetto tossico dose-dipendente di RNA o proteine pentapeptidiche ripetute derivate dalla sequenza di DNA ripetuta, b) un’alterata funzione di RFC1 causante un’inadeguata risposta a danni a carico del DNA.

Data la relativa elevata frequenza della espansione in RFC1 in casi di atassia a esordio tardivo i risultati dello studio, sia in termini di migliore definizione dello spettro fenotipico e genotipico della malattia che in senso meccanicistico, avranno chiaro impatto nel campo neurologico e delle patologie da espansione nucleotidica. Il ruolo di mutazioni in regioni introniche e non codificanti del DNA sta infatti acquisendo sempre maggiore importanza, come testimoniato dall’imponente letteratura che ha fatto seguito all’identificazione dell’espansione in c9orf72 in SLA. Tuttavia, in tali patologie l’esatta patogenesi resta ancora sconosciuta. Se confermato nell’ambito del presente studio, la presenza di un effetto tossico dose ed età dipendente di proteine pentapeptidiche derivate dalla sequenza di DNA ripetuta potrebbe rappresentare un esempio completamente nuovo di patogenesi di malattia recessiva a esordio tardivo, con ricadute sulla comprensione delle patologie neurodegenerative.

Progetto in dettaglio

PROGETTI UE

MCC

Consorzio di ricerca

Avviato nel 2020

Razionale e obiettivi A multidisciplinary approach to the identification of BIOmarkers of MIGraine: a proof of concept study based on the stratification of responders to CGRP monoclonal Antibodies (BIOMIGA) - ERA-NET NEURON Joint Transnational Call 2019

ɋ IRCCS Fondazione Istituto Neurologico Nazionale C. Mondino, Pavia

C. Tassorelli (Coordinator) ɋ Headache Research Group Vall d’Hebron Institute of Research (VHIR), Barcelona

Spain – P. Pozo-Rosich ɋ Institut für Systemische Neurowissenschaften, Universitätsklinikum Hamburg,

Germany – A. May

L’emicrania è la seconda patologia neurologica più disabilitante, che colpisce quasi il 15% della popolazione mondiale (Global Burden of Disease, 2016) di cui l’80% appartenente al genere femminile. Benché la fisiopatologia dell’emicrania sia ancora largamente sconosciuta, l’attivazione del sistema trigeminovascolare e l’infiammazione neurogenica della dura madre, dovuta al rilascio del calcitonin gene-related peptide (CGRP) e altri mediatori pro-infiammatori, sono ampiamente riconosciuti come meccanismi chiave sottostanti l’attacco emicranico (Moskowitz, 1993; Goadsby et al., 2017). Il CGRP, in particolare, risulta essere uno dei possibili biomarcatori di tale patologia, in quanto è stato osservato che i suoi livelli plasmatici aumentano durante un attacco emicranico (Goadsby et al., 1990). Se non adeguatamente trattata, l’emicrania può evolvere dalla sua forma episodica in una più severa condizione cronica, definita da 15 o più giorni di mal di testa al mese. I trattamenti preventivi disponibili per la forma cronica dell’emicrania, che colpisce circa il 3% della popolazione globale sono non specifici (per esempio farmaci antiepilettici), di limitata efficacia e poco tollerati. Esiste pertanto una reale necessità di individuare nuovi trattamenti, più specifici e meglio tollerati. Recentemente, è stato approvato l’utilizzo di una nuova classe di farmaci: gli anticorpi monoclonali (mABs) contro il peptide CGRP o contro il suo recettore (Edvinsson et al., 2018). Poiché il CGRP è uno dei principali modulatori del sistema trigeminale, i mABs diretti contro di esso sono il primo trattamento preventivo specifico per l’emicrania che sia stato sviluppato. Inoltre, questi mABs si sono rivelati essere altamente efficaci in un sottogruppo di pazienti e in generale ben tollerati (Han et al, 2019). Tuttavia, questi farmaci sono molto costosi, e al momento non vi sono mezzi che definiscano in anticipo quali pazienti possano beneficiare di tale trattamento. Con questo studio il nostro gruppo di ricerca sta valutando i potenziali biomarcatori predittivi di risposta all’anticorpo anti-recettore del CGRP in pazienti con emicrania cronica attraverso un approccio multidisciplinare, prevedendo un’analisi di potenziali marcatori periferici e di neuroimmagine. Una parte del progetto si occuperà inoltre, di studiare i corrispondenti biomarcatori periferici valutati nei pazienti emicranici prima e dopo trattamento nel modello animale di emicrania, basato sulla somministrazione di nitroglicerina (NTG), un donatore di ossido nitrico (Demartini et al., 2019). Con tale approccio sarà possibile stabilire in

Risultati attesi dettaglio e rafforzare l’analisi dei target effettuata nell’uomo. Per approssimarci il più possibile alle condizioni di studio effettuate nell’uomo, negli studi preclinici utilizzeremo la variante cronica del modello NTG (Greco et al., 2018) nel ratto. In questo modello è stato descritto come la somministrazione cronica/intermittente di NTG induca un incremento dei livelli di espressione del gene codificante il CGRP nelle aree principalmente coinvolte nel dolore trigeminale (Greco et al., 2018), suggerendo cosi un rilascio del neuropeptide. I pathways associati al CGRP saranno studiati nel modello animale utilizzando un antagonista del recettore del peptide, l’olcegepant (Hoffmann & Goadsby, 2012), con azione simile agli anticorpi monoclonali. Questo antagonista è infatti in grado di contrastare il dolore emicranico sia nell’uomo (Olesen et al., 2004) che in modelli animali di emicrania attualmente in uso (Munro et al., 2018; De Logu te al., 2019).

Ci aspettiamo importanti ricadute per una migliore gestione dell'emicrania, sia in termini di maggiore efficacia e risparmio sui costi, ma anche per comprendere i meccanismi basati sul CGRP alla base della fisiopatologia dell'emicrania e quindi gettare le basi per una classificazione fisiopatologica. Gli operatori sanitari e l'industria farmaceutica saranno coinvolti una volta identificati i biomarcatori per ottimizzare l'accesso alle cure e l'uso delle risorse, nonché per ridurre la disabilità e l'impatto socio-economico dell'emicrania.

Progetto in dettaglio

PROGETTI UE

MUO

Consorzio di ricerca

Avviato nel 2020

Razionale e obiettivi

Risultati attesi GBA personalised medicine for Parkinson disease: clinical and therapeutic stratification (GBA - PaCTS) - JPND (Joint Program in Neurodegenerative Diseases) 2019

ɋ University College London (UCL), London (UK) – A. Schapira (Coordinator) ɋ IRCCS Fondazione Istituto Neurologico Nazionale C. Mondino, Pavia – F. Blandini ɋ Ministry of Education, Universities and Research Univ. of Milan – P. Ciana ɋ University of Tübingen, Germany – M. Deleidi ɋ German Center for Neurodegenerative Diseases (DZNE), Germany – D. Di Monte ɋ Instituto de Investigacion Sanitaria de Navarra (IdiSNA), Spain – J.L. Lanciego

Il rischio di sviluppare la malattia di Parkinson (PD) nel corso della vita è attualmente del 3-4%. Si calcola che un rallentamento - anche di soli 3 mesi - della progressione della malattia sia sufficiente a coprire il costo sostenuto per il trattamento farmacologico di un individuo durante la vita. Attualmente il trattamento del PD è limitato ai farmaci sintomatici e non esiste alcun intervento che rallenti o prevenga la progressione della malattia. Le forme genetiche di PD rappresentano il 5-10% del casi. In aggiunta, sono state identificate mutazioni a carico di geni che non sono completamente penetranti e che rappresentano quindi dei fattori di rischio per lo sviluppo della malattia; le più importanti tra queste sono le mutazioni del gene GBA1 che codifica per l’enzima glucocerebrosidasi. In Europa, il 10-15% dei pazienti con PD è portatore di mutazioni in GBA1, la cui presenza aumenta di 10-20 volte il rischio di sviluppare la malattia. Le mutazioni in GBA1 sono anche un fattore di rischio significativo per lo sviluppo di demenza a corpi di Lewy (odds ratio o OR 8,28) e demenza associata al PD (OR 6,48). Tali mutazioni rappresentano quindi la più importante causa di rischio per il PD e offrono un'opportunità unica per sviluppare un approccio personalizzato alla malattia mirato a modificarne il decorso in una percentuale significativa di pazienti stratificati per genotipo e tipo di mutazione. Le caratteristiche cliniche, patologiche e di imaging del PD associato a mutazioni in GBA1 (GBA-PD) sono identiche a quelle del PD idiopatico a eccezione di un'età di esordio leggermente più precoce e di una maggiore disfunzione cognitiva. Inoltre, i pazienti rispondono allo stesso modo ai trattamenti terapeutici sintomatici. Numerosi studi in vitro, in vivo e su campioni umani post-mortem hanno dimostrato l’esistenza di una relazione reciproca tra l'attività dell'enzima glucocerebrosidasi e i livelli di alfa-sinucleina in cui una ridotta attività della glucocerebrosidasi provoca un aumento dei livelli di alfa-sinucleina, il quale a suo volta induce una riduzione dell'attività dell’enzima.

Il presente progetto mira a: ɋ aumentare e armonizzare il reclutamento e la caratterizzazione di pazienti PD,

GBA-PD e soggetti sani portatori di mutazioni a carico di GBA1 in tutto il consorzio di ricerca (Regno Unito, Italia, Germania, Spagna), al fine di studiare la fase prodromica e l'evoluzione clinica dei soggetti GBA-PD; ɋ identificare marcatori biochimici e infiammatori a complemento dei marcatori clinici di malattia;

ɋ studiare la capacità di ambroxolo, quale chaperone farmacologico modello della glucocerebrosidasi, di invertire gli eventi biochimici a valle che partecipano e accelerano il processo patogenetico del PD.