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12 Ottobre 2021

Caratterizzazione delle vescicole extracellulari nel plasma dei pazienti affetti da SLA

Introduzione

La Sclerosi Laterale Amiotrofica (SLA) è una malattia del motoneurone, multisistemica e multifattoriale, per la quale attualmente, non esiste ancora un trattamento efficace. Identificare nuovi marcatori per anticipare la diagnosi della malattia e definire con più accuratezza la prognosi e la terapia correlata è una sfida reale ed urgente. Le vescicole extracellulari (EVs) sono nanostrutture rilasciate dalle cellule nei fluidi corporei. Le loro caratteristiche biofisiche e biochimiche consentono di conoscere lo stato di salute della cellula “madre” e forniscono preziose informazioni per distinguere i pazienti.

Lo studio multicentrico italiano è disegnato e coordinato da Valentina Bonetto, Responsabile del Laboratorio di Biomarcatori Traslazionali dell’Istituto di Ricerche Farmacologiche Mario Negri IRCCS e da Manuela Basso del Dipartimento di Biologia Cellulare, Computazionale e Integrata (CIBIO) dell’Università di Trento in collaborazione con il centro CRESLA, AOU Città della Salute e della Scienza di Torino, l’Azienda Ospedale Università di Padova e a Milano: il Centro Clinico NeMO, ICS Maugeri e la Casa Cura Policlinico.

Metodi

Sono state analizzate le EVs derivate dal plasma di pazienti affetti da SLA (n = 106), dai soggetti controlli (n = 96),dai modelli murini SOD1G93A e TDP-43Q331K di SLA. Le EVs del plasma sono state purificate mediante isolamento a base di nichel. La morfologia e distribuzione dimensionale delle vescicole extracellulari sono state caratterizzate attraverso le tecniche di Nanoparticle Tracking analysis (NTA) (attraverso  l’uso dello strumento Nanosight NS300 della Malvern Panalyitical) e la microscopia TEM; i marcatori EVS e i cargo proteici sono identificati mediante Western blot e proteomica. Grazie all’Intelligenza Artificiale, è stato possibile non solo diagnosticare tempestivamente l’insorgere della Sclerosi Laterale Amiotrofica (SLA) ma anche predirne la progressione.

Risultati

La procedura ha portato all'isolamento di EVs plasmatiche intatte e polidisperse, con una contaminazione minima delle lipoproteine. Le EVs nel plasma dei pazienti affetti da Sclerosi Laterale Amiotrofica (SLA) e dei due modelli murini di SLA hanno una distribuzione dimensionale distinta e livelli di HSP90 più bassi rispetto al gruppo di controllo. In termini di progressione della malattia, i livelli di ciclofilina A e la dimensione delle EVs consentono di distinguere pazienti con una progressione lenta o rapida della malattia. La microscopia immuno-elettronica ha inoltre suggerito che il TDP-43 fosforilato non è un cargo intravescicolare di EVs derivate dal plasma.

Conclusioni

Lo studio condotto ha rivelato le caratteristiche delle Evs plasmatiche dei pazienti affetti da SLA, ora si attendono studi di validazione per poter trasferire le scoperte alla pratica clinica. È stato concepito un modello matematico innovativo basato sul machine learning che, integrando i dati della distribuzione dimensionale delle EV con i cargo proteici, consentirà di poter diagnosticare tempestivamente la malattia e predirne la sua progressione.

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