Contro Covid-19, i risultati di oltre un anno di ricerche del progetto scientifico Enact

Dopo 19 mesi di impegno e di lavoro per comprendere e combattere il coronavirus, le ricercatrici e i ricercatori impegnati nel progetto scientifico "Enact - Conoscerlo per sconfiggerlo, alleanza contro Covid-19", partito nel marzo 2020 con il coinvolgimento di vari gruppi dell'università di Verona, in collaborazione con l'Azienda ospedaliera universitaria integrata, hanno voluto fare il punto sui più recenti studi. Oggi, 14 ottobre, al Teatro Ristori, a presentare i risultati fin qui ottenuti sono stati il rettore Pier Francesco Nocini, il presidente della Fondazione Cariverona Alessandro Mazzucco, il direttore della sezione di immunologia Vincenzo Bronte e il coordinatore del progetto Giovanni Pizzolo.
Sono stati poi approfonditi i diversi sottoprogetti, guidati rispettivamente dai docenti Vincenzo Bronte (progetto Immunovid), Davide Gibellini (ViroCovid) Evelina Tacconelli (React-Covid-19), e Domenico Girelli (Registro Covid-19).

Il progetto Enact, finanziato da Fondazione Cariverona per 2 milioni e 100mila euro e co-finanziato da Fondazione Tim per 250mila euro, rappresenta un modello innovativo di approccio multidisciplinare, fortemente voluto, promosso e coordinato fin dall'inizio dal rettore Nocini con l’appoggio fondamentale del presidente della Fondazione Cariverona Alessandro Mazzucco, resisi conto della necessità di agire tempestivamente, data la situazione di emergenza sanitaria, dando vita a un progetto in grado di assicurare collaborazione tra ricerca scientifica accademica e finanziatori privati con una integrazione di competenze scientifiche senza precedenti.

I relatori sono partiti dal più recente risultato scientifico: la pubblicazione del lavoro svolto dal team coordinato dagli immunologi Vincenzo Bronte e Stefano Ugel, dal titolo «Fatal cytokine release syndrome by an aberrant FLIP/STAT3 axis», sulla rivista del gruppo Nature, Cell Death & Differentiation. Lo studio ha saputo spiegare ancor meglio come avvenga la "tempesta citochinica" che porta alle forme più gravi di Covid-19 e, quindi, arrivare a nuove possibilità di trattamento della malattia.
Il gruppo di ricerca della sezione di immunologia dell’università di Verona ha individuato nel fattore di trascrizione STAT3 un bersaglio chiave per il trattamento delle forme più gravi di Covid-19. Lo studio nasce dall’intuizione che l’espressione aberrante di una proteina denominata FLIP in un particolare tipo di cellule (mieloidi) dei soggetti infettati da Sars-Cov-2, attiva in queste cellule un’incontrollata produzione di sostanze infiammatorie e l'acquisizione della capacità di ostacolare la risposta antivirale comportando l'innesco di una serie di eventi che inducono riduzione dei linfociti, danno polmonare e disfunzioni multiorgano.
Sfruttando un modello animale esprimente in modo costitutivo una forma omologa della proteina FLIP, i ricercatori sono riusciti a caratterizzare nel dettaglio le componenti immuni che promuovono la "tempesta citochinica". Mimando i quadri patologici più gravi della patologia Covid -19, il modello sperimentale ha inoltre permesso ai ricercatori di testare alcuni trattamenti farmacologici che potrebbero essere utili nella lotta alla pandemia indotta da Sars-Cov-2. Oltre a confermare il baricitinib, un farmaco già approvato in clinica per il trattamento dell’artrite reumatoide e già suggerito dal gruppo di ricerca in un precedente studio pubblicato nella rivista "The Journal of Clinical Investigation", i ricercatori hanno sperimentato anche la possibilità di inibire geneticamente la proteina bersaglio in vivo con delle particelle che veicolano i cosiddetti small interfering Rna. I ricercatori hanno osservato come l0intervento mirato su STAT3, specialmente sulle cellule mieloidi, permette di mitigare i meccanismi associati alla tempesta infiammatoria innescati dall'accumulo di cellule esprimenti la proteina FLIP. La terapia, infatti, induce una diminuzione del rilascio delle sostanze (citochine pro-infiammatorie) che provocano la tempesta infiammatoria, la normalizzazione dei linfociti e un miglioramento generale dei parametri alterati.
I ricercatori ritengono che questi risultati possano servire da base per lo sviluppo di terapie più accurate, utili a controllare i disturbi provocati dalla tempesta citochinica e, di conseguenza, per trattare i quadri clinici più severi indotti dal Covid-19. Inoltre, la tempesta citochinica non è un disordine immunitario collegato esclusivamente al Covid-19 ma è comune a varie patologie dovute a difetti genetici nella risposta immunitaria o come conseguenza di alcuni interventi terapeutici. Pertanto, queste scoperte potranno esser traslate anche in diversi quadri clinico-patologici.
Alla ricerca hanno contribuito Chiara Musiu, Simone Caligola e Alessandra Fiore, primi autori dello studio, Cristina Frusteri, Francesco De Sanctis, Stefania Canè, Annalisa Adamo, Francesca Hofer e Roza Maria Barouni della sezione di immunologia dell’ateneo scaligero. Gli altri autori dell’ateneo scaligero a firmare lo studio sono: Evelina Tacconelli (divisione di malattie infettive); Katia Donadello, Leonardo Gottin, Enrico Polati (divisone di terapia intensiva) e Domenico Girelli (divisione di medicina generale). Lo studio ha visto la partecipazione di altri atenei ed enti di ricerca nazionali come l’università di Modena e Reggio Emilia (Silvio Bicciato e Andrea Grilli), l’Asl di Lanciano-Vasto-Chieti e Pescara (Domenico Angelucci e Andrea Capece), l’unità di medicina forense dell’Asl di Pescara (Ildo Polidoro e Piera Amelia Iezzi), l’ospedale Pederzoli di Peschiera del Garda (Marco Chilosi) e, soprattutto, il team di ricerca di anatomia patologica coordinato da Manuela Iezzi dell'università di Chieti-Pescara (Alessia Lamolinara e Francesco Del Pizzo), responsabile dell’analisi dei campioni tessutali. Inoltre, la realizzazione del progetto ha richiesto un’intensa collaborazione a livello internazionale con i gruppi di ricerca guidati da Peter Murray, luminare della fisiologia dei macrofagi del Max Planck Institute in Germania; Paolo Serafini, immunologo dell’università di Miami (Usa); Zheng-Li Shi, virologo del Wuhan Institute of Virology (Cina), e Ido Amit, pioniere della tecnologia di analisi molecolare tramite sequenziamento genomico a singola cellula del Weizmann Institute of Science di Rehovot (Israele).

SOTTOPROGETTO IMMUNOVID DELL'IMMUNOLOGO BRONTE

Il sottoprogetto Immunovid ha studiato il contesto immunologico durante l’evoluzione della malattia, avvalendosi anche di tecnologie innovative come il sequenziamento dell'RNA su singole cellule e l'analisi immunopatologica sia di biopsie polmonari in stadi precoci della malattia sia di campioni autoptici caratterizzanti gli stadi più aggressivi di Covid-19.
Il gruppo ha studiato gli effetti sul sistema immunitario della somministrazione terapeutica di cellule mesenchimali, che posseggono attività immunosoppressiva ed antinfiammatoria, in un paziente Covid-19 in terapia intensiva, delineando la possibilità di contrastare l’iper infiammazione indotta dall’infezione virale.
Un altro risultato importante è stata l’identificazione di un farmaco capace di modulare la risposta immunitaria alterata nei pazienti Covid-19 e accelerarne la guarigione. Si tratta del Baricitinib, usato per la terapia dell’artrite reumatoide. Questo farmaco è stato approvato dalla Fda, Food and Drug Administration, per uso emergenziale in associazione con antivirali nei pazienti Covid-19 con polmonite che richiedono ossigenazione supplementare; ancor più recentemente, il farmaco è stata autorizzato come monoterapia nello stesso gruppo di pazienti. Attraverso un’analisi del "trascrittoma" di singole cellule immuni presenti nel sangue e nel liquido di lavaggio bronchiale, il gruppo ha anche dimostrato come la patologia è associata ad una progressiva alterazione di entrambe le componenti innate e adattative del sistema immunitario, che culmina nel "silenzio immunitario" nei pazienti con prognosi peggiore. Lo stesso studio ha anche identificato nell’Arginasi I (enzima responsabile del metabolismo dell’arginina, aminoacido fondamentale per la sopravvivenza dei linfociti), il principale responsabile del blocco proliferativo linfocitario.
Nel loro insieme, queste scoperte indicano come alcune anomalie del sistema immunitario nei pazienti con Covid-19 sono comuni a soggetti affetti da neoplasie negli stadi più avanzati. Il gruppo di lavoro ha pubblicato già 9 lavori scientifici, di cui 2 hanno ricevuto un commento editoriale e ha un lavoro in corso di revisione.

SOTTOPROGETTO VIROCOVID SUPERVISIONATO DAL VIROLOGO DAVIDE GIBELLINI

Si è occupato della biologia del virus, del rapporto virus-cellula e di alcuni aspetti della patogenesi e della diagnosi di infezione da Sars-CoV-2. In particolare, sono state analizzate le sequenze genomiche dei ceppi di Sars-CoV-2 che permettono di comprendere la dinamica delle mutazioni e della comparsa delle varianti durante la pandemia a Verona. Inoltre, la comparazione delle sequenze di alcune proteine di Sars-CoV-2 con quelle di altri coronavirus umani ha permesso di rilevare significative omologie in regioni bersaglio della risposta immune. Tali somiglianze potrebbero essere alla base di una immunità crociata coinvolta nel mitigare l’infezione e il suo impatto clinico in gruppi di pazienti come i bambini.
Lo studio di un gruppo di pazienti ricoverati con diagnosi di Covid-19 ha rilevato la frequente presenza di sovrainfezioni da batteri multiresistenti. Questo risultato ha dimostrato che l’infezione da Sars-CoV-2 non solo determina un danno diretto al paziente ma facilita anche successive infezioni microbiche associate a una prognosi più severa.
Altri studi sono stati focalizzati sulla patogenesi e sulla rilevanza dell'infezione a livello oculare e nervoso. Inoltre, sono stati definiti alcuni meccanismi che possono influenzare l’efficienza della replicazione virale, suggerendo così delle nuove vie nella comprensione dei meccanismi di infezione e di trattamento farmacologico.
Studi sono in corso sul ciclo di replicazione virale, sull’azione di Sars-Cov-2 su alcuni aspetti della biologia cellulare, e sull’allestimento di nuove metodiche diagnostiche. I relativi contributi scientifici pubblicati, sottomessi all’analisi peer-review o in corso di sottomissione sono di 10 memorie scientifiche a cui si aggiungono le pubblicazioni in collaborazione in altri sottoprogetti Enact.

SOTTOPROGETTO REGISTRO COVID-19 SUPERVISIONATO DALL'INTERNISTA DOMENICO GIRELLI

Il progetto si è dedicato alla raccolta di dati clinico-laboratoristici su un’ampia coorte di malati affetti da Covid-19, ricoverati a Verona, nonché al follow-up dei possibili esiti di malattia in ambito cardiorespiratorio e neurologico. Sono state avviate collaborazioni multicentriche con unità internistiche di altri centri coinvolti nella fase emergenziale della pandemia e con la Società italiana di medicina interna. Ciò ha permesso la definizione di algoritmi di facile applicazione pratica in grado di prevedere, sin dalle prime fasi, l’evoluzione della malattia e poter quindi calibrare al meglio le cure e i fabbisogni assistenziali.
Riguardo agli esiti a distanza (la condizione cosiddetta “long Covid”), stanno emergendo dati che una volta di più rinforzano la necessità di vaccinarsi per non incorrere in complicanze che tendono a prolungarsi al di là della fase acuta. Particolare attenzione in questo sotto-progetto è stata (ed è tutt’ora) rivolta alle complicanze internistico-ematologiche della malattia da Covid-19, quali anemia, carenza di ferro, suscettibilità allo sviluppo di trombosi.
Gli ambiti di ricerca più recenti e originali riguardano anche l’impatto della carenza di ferro, molto diffusa nella popolazione generale (soprattutto nelle donne in età fertile), sulla risposta ai vaccini. Al momento, il progetto ha fruttato 15 pubblicazioni originali su riviste scientifiche internazionali, in aggiunta a quelle prodotte in collaborazione con gli altri sottoprogetti Enact.

SOTTOPROGETTO REACT-COVID-19 SUPERVISIONATO DALL'INFETTIVOLOGA EVELINA TACCONELLI

React-Covid-19 analizza come prevedere il peggioramento dalle forme moderate alle forme severe del Covid-19 e le conseguenze a lungo termine della malattia.
In quinta giornata dall’inizio dei sintomi, l’alterazione di almeno due parametri ematologici e biochimici nel soggetto di sesso maschile con patologia cardiovascolare e dispnea si associa ad un alto rischio di ricovero in terapia intensiva e decesso. La valutazione di questi parametri potrebbe essere di ausilio al medico di medicina generale per definire rapidamente quali pazienti ospedalizzare e in quali iniziare terapie combinate per il Covid-19. Anche l’analisi della flora batterica intestinale (microbioma) ha mostrato una differenza sostanziale in termini di batteri “protettori” e opportunisti nei pazienti con Covid che peggiorano rapidamente e vanno incontro a decesso.
Più di 400 pazienti sono stati rivalutati clinicamente a tre mesi dalla diagnosi di Covid: il 20% dei pazienti ospedalizzati e il 10% dei pazienti rimasti presso il proprio domicilio presenta ancora sintomatologia, più frequentemente difficoltà nella respirazione e stanchezza (entrambi i gruppi), perdita del gusto (soggetti ospedalizzati) e dell’olfatto (non ospedalizzati). La persistenza dei sintomi è più frequente nei soggetti con più di 75 anni, con patologie cardiovascolari o neoplasie. Il microbioma intestinale sembra inoltre rivestire una importanza sostanziale anche per l’insorgenza di long Covid; in particolare i pazienti che durante il Covid hanno assunto anche antibiotici non ritornano alla costituzione della loro flora intestinale nemmeno a 12 mesi post Covid. Queste alterazioni sembrano inoltre correlate alla persistenza dei sintomi anche nei soggetti sani fino a 12 mesi post Covid.
I dati di React-Covid hanno inoltre documentato che gli operatori sanitari che lavorano in aree ad alta densità di pazienti Covid ed i loro familiari presentano un elevato rischio di sviluppare malattia (pre-vaccino). Questi dati sembrano suggerire una prioritarizzazione di tali soggetti per la eventuale terza dose di vaccino. Il progetto sta analizzando ora il follow up clinico, radiologico, psicologico, cardiologico e del microbioma a 12 mesi in collaborazione con il progetto europeo Orchestra con particolare attenzione all’effetto degli anticorpi monoclonali sulla ospedalizzazione dei pazienti ad alto rischio di mortalità e vaccinati.
Tutti i risultati descritti sono inclusi in 10 lavori come coordinatori e 9 in collaborazione con altri sottoprogetti di Enact pubblicati o in revisione presso riviste internazionali e presentati in congressi internazionali.