Metabolomica: uno strumento innovativo per la predizione e diagnosi precoce di patologie

downloadAutore del lavoro candidato: CLAUDIO LUCHINAT

SINTESI CONTENENTE UNA BREVE DESCRIZIONE DEL LAVORO SVOLTO E DEI RISULTATI OTTENUTI: Il lavoro è iniziato nella seconda metà degli anni 2000 sotto la guida di Claudio Luchinat, e si è sviluppato esponenzialmente negli ultimi 3-4 anni. In sintesi, il lavoro si è proposto di ottenere i profili metabolici di fluidi biologici come urina e sangue (quest’ultimo sotto forma di siero o plasma) utilizzando la spettroscopia NMR; di definire delle procedure per la preparazione dei campioni e per l’acquisizione degli spettri NMR; di sviluppare metodi statistici per l’analisi dei dati; e di correlare i profili metabolici con caratteristiche fiosiopatologiche dei soggetti studiati. L’approccio innovativo di Luchinat alla metabolomica è stato quello di analizzare gli spettri NMR di fluidi biologici come l’urina o il sangue (sotto forma di siero o plasma), in modo “olistico”, senza cioè impostare la ricerca sulla identificazione e quantificazione di specifici metaboliti attraverso i loro segnali nello spettro ma piuttosto trattando lo spettro come una”impronta digitale” metabolica. I risultati hanno mostrato che si può definire un profilo metabolico caratteristico per ogni individuo, che questo profilo è stabile nel tempo, e che invece si altera in presenza di perturbazioni importanti come l’insorgenza di una malattia. Questo ha permesso di ipotizzare che i profili metabolici ottenuti tramite NMR possano diventare un metodo di routine per lo screening, a livello di popolazione, dell’insorgenza di patologie. Luchinat e il suo gruppo hanno quindi identificato i profili metabolici caratteristici delle metastasi del tumore al seno, del carcinoma del colon-retto, della celiachia (conclamata e potenziale), delle broncopneumopatie, dell’obesità e dello scompenso cardiaco. Il dato straordinariamente incoraggiante è che per molte di queste patologie è ora possibile fare una diagnosi precoce anche prima che insorgano i sintomi, con una accuratezza che va dall’80 a oltre il 90%. Questi risultati, pubblicati su riviste internazionali, sono molto citati non solo nella letteratura specialistica ma anche in altri settori, sono citati in libri, ripresi in siti web e anche dalla stampa non specializzata. Claudio Luchinat è diventato uno dei punti di riferimento internazionali per la metabolomica, ed è invitato a tenere conferenze plenarie sull’argomento in congressi sia del settore che di altri settori. E’ invitato come relatore principale da laboratori di ricerca in vari paesi del mondo, e anche chiamato a inaugurare nuovi centri e infrastrutture di ricerca. Ha fondato l’Expert Center for Metabolomics (EXCEMET), un consorzio europeo di cui è coordinatore e che si pone come interfaccia fra lo sviluppo delle metodologie per gli studi di metabolomica e l’analisi metabolomica di grandi numeri di campioni biologici conservati nelle biobanche afferenti all’infrastruttura BBMRI, l’infrastruttura che coordina e gestisce le principali biobanche europee. Infine, ha definito le standard operating procedures (SOP) per la preparazione dei campioni biologici da sottoporre ad analisi metabolomica: membri del gruppo di ricerca da lui fondato sono stati chiamati a introdurre le SOP per la metabolomica definite nei laboratori di Firenze come parte integrante degli standard raccomandati dall’European Committee for Standardization (CEN). Il lavoro si è svolto e si svolge al CERM/CIRMMP, e inizialmente è stato realizzato con fondi di ricerca propri di queste due istituzioni. Successivamente ha goduto di alcune borse di studio per Dottorandi e postdoc dalla Fondazione Onlus di Farmacogenomica FiorGen, e di ulteriori fondi attraverso un progetto per lo studio del melanoma finanziato dall’Ente Cassa di Risparmio di Firenze. La ricerca è ora finanziata anche da progetti Europei nell’ambito di H2020. In particolare, dal progetto Phenomenal (PhenoMeNal: A comprehensive and standardised e-infrastructure for analysing medical metabolic phenotype data; Total cost: EUR 8 018 723,75; EU contribution: EUR 7 697 733,75 , di cui 225.750 al CIRMMP) e dal progetto Propag-ageing (The continuum between healthy ageing and idiopathic Parkinson Disease within a propagation perspective of inflammation and damage: the search for new diagnostic, prognostic and therapeutic targets, Total cost: EUR 5 993 376; EU contribution: EUR 5 993 376, di cui 721.261 al CIRMMP).