Borse di studio assegnate

Questo progetto si concentra sullo sviluppo e sull'applicazione di batteriofagi per combattere gli agenti patogeni resistenti agli antibiotici nella fibrosi cistica (FC), caratterizzata da infezioni respiratorie ricorrenti e resistenti al trattamento. Ampliando le collezioni di fagi, migliorando le gamme di ospiti e valutando regimi di combinazione antibiotico-fago, il progetto mira a stabilire un solido arsenale terapeutico e a portare la terapia con i fagi in clinica per combattere gli agenti patogeni resistenti agli antibiotici prevalenti nelle persone affette da FC.

Guidato dal Dr. Paul McCray, questo progetto mira a far progredire il trattamento della FC migliorando la consegna del carico terapeutico utilizzando varianti avanzate del capside AAV. Il team cerca di identificare i capside più efficienti per la somministrazione di trattamenti agli epiteli delle vie aeree umane e di valutarne l'efficacia. Questo approccio innovativo ha il potenziale di fornire risultati curativi per la 10% di persone affette da FC che non traggono beneficio dalle terapie esistenti.

Questo studio pilota testerà gli effetti di una combinazione di terapie approvate che includono il modulatore CFTR, Trikafta, per le mutazioni CFTR che non rispondono ai soli modulatori CFTR.

Il progetto mira a creare una via aerea di topo parzialmente umanizzata per testare l'efficienza dei metodi di somministrazione dei geni. Il team utilizzerà poi questo sistema per valutare la capacità di due agenti specifici di veicolare geni alle cellule epiteliali delle vie aeree umane: un vettore Adeno-Associated Virus (AAV) e una nanoparticella lipidica (LNP), con l'obiettivo di comprendere le preferenze degli agenti di veicolazione per alcuni tipi di cellule delle vie aeree umane e la longevità degli effetti della veicolazione genica.

La ricerca del Dr. Clarke è incentrata sullo studio di nuove strategie per la correzione di una rara variante del gene CFTR nella FC. La strategia di ricerca del suo team comprende vari approcci per caratterizzare e convalidare completamente la progettazione e la somministrazione di nuovi oligonucleotidi antisenso splice-switching (ASO) per la variante CFTR c.2988+1G>A, che è una delle varianti CFTR più comuni nelle persone con FC di origine africana, ma che non è trattata dai modulatori CFTR attualmente disponibili. I dati ottenuti dal progetto CF-Splice dovrebbero fornire un percorso di beneficio clinico alle persone affette da FC nel mondo reale, in particolare a quelle di origine africana, aprendo al contempo la strada al trattamento di altre varianti CFTR.

Questo progetto ottimizzerà i lipidi multifunzionali per migliorarne ulteriormente la sicurezza e l'efficacia per la somministrazione ripetuta in aerosol di un DNA plasmidico terapeutico che codifica il gene CFTR e valuterà la loro trasfezione genica in vitro e in vivo e la sicurezza in un modello animale. Dopo aver dimostrato l'efficacia dei lipidi ionizzabili multifunzionali proposti in questo progetto attraverso la somministrazione per aerosol, i ricercatori esploreranno ulteriormente l'LNP per la somministrazione sistemica di acidi nucleici terapeutici per il trattamento della FC, che potrebbe produrre un'efficacia terapeutica più prolungata rispetto alla somministrazione per aerosol. I lipidi ionizzabili multifunzionali ottimizzati possono fornire una piattaforma di somministrazione sicura ed efficiente per la somministrazione locale e sistemica ripetuta di vari acidi nucleici terapeutici per il trattamento degli ultimi 10% delle persone affette da FC.

Questa ricerca esplora lo sviluppo di veicoli polimerici per migliorare la veicolazione di terapie a base di acidi nucleici a tessuti e cellule bersaglio dell'organismo, principalmente il polmone e il tratto gastrointestinale. L'obiettivo finale è quello di sviluppare veicoli efficaci per la somministrazione mirata di farmaci. in vivo somministrazione terapeutica di acido nucleico agli epiteli dei polmoni e del tratto gastrointestinale, affrontando le sfide uniche poste dalla mutazione nonsense W1282X FC.

Mentre terapie altamente efficaci con modulatori CFTR sono ora disponibili per il 90% delle persone con FC che hanno almeno una copia della mutazione genetica più comune, la F508del, circa il 10% della comunità FC con mutazioni nonsense o altre mutazioni rare della FC non beneficia di queste terapie salvavita. Il lavoro del dottor Farinha si concentra sul ripristino della proteina CFTR per coloro che rientrano nell'ultimo 10% della comunità FC. La sua ricerca mira a studiare i geni e le proteine alterati e a utilizzarli per trovare nuovi bersagli in grado di potenziare il ripristino della CFTR nei soggetti con mutazioni di classe I.

Con questa sovvenzione, il professor Martin, in collaborazione con la società di biotecnologie OmniSpirant Therapeutics, intende portare avanti lo sviluppo di una piattaforma di terapia genica inalatoria per la FC. Questa tecnologia si basa su nanoparticelle biologiche non virali, chiamate vescicole extracellulari (EV), prodotte da cellule staminali. Le mutazioni nonsense della FC determinano una proteina regolatrice della conduttanza transmembrana della fibrosi cistica (CFTR) tronca e non funzionale. La terapia genica è stata progettata per trasportare e fornire un modello genetico per la proteina CFTR a lunghezza completa, affrontando così la FC a livello genetico.

Prima che un farmaco o un approccio terapeutico possa essere utilizzato negli studi clinici sull'uomo, deve essere testato in un modello animale per valutarne la sicurezza e l'efficacia. Tuttavia, ad oggi non sono disponibili modelli animali appropriati con una mutazione nonsense del regolatore di conduttanza transmembrana della fibrosi cistica (CFTR). Studi precedenti hanno dimostrato che il furetto è una specie ideale per un modello di FC perché sviluppa una malattia polmonare che porta all'insufficienza respiratoria e sviluppa malattie pancreatiche che portano al diabete legato alla FC. Questo progetto mira a generare un modello di furetto per la FC contenente la mutazione W1286X nel gene CFTR, simile alla mutazione umana W1282X. Il modello di furetto sarà utilizzato per verificare se il trattamento con più farmaci può ridurre i sintomi della malattia nel furetto. Questo nuovo modello di furetto W1286X offre una nuova opportunità per accelerare l'identificazione di approcci terapeutici efficaci e sicuri, accorciando significativamente il percorso di identificazione di nuovi farmaci o nuove strategie terapeutiche per i pazienti con mutazione CFTR-W1282X, e potenzialmente con altre mutazioni nonsense, in modi che i sistemi basati su cellule o i modelli di roditori non consentono.

Le terapie di editing genico che possono essere in grado di riparare il gene difettoso associato alla FC hanno il potenziale per ottenere una cura permanente della malattia. Attualmente esiste una tecnologia in grado di correggere efficacemente la mutazione e di ripristinare la proteina chiave coinvolta nella normale funzione cellulare e polmonare. Tuttavia, è difficile somministrare questa terapia al paziente senza che si degradi nell'organismo. Questo progetto prevede lo screening e l'identificazione di vettori farmaceutici - o materiali per il trasporto del carico di terapia genica - in grado di proteggerlo dalla degradazione e, in ultima analisi, di essere somministrati ai polmoni come farmaci inalati.

La disfunzione mitocondriale è un problema spesso trascurato nelle persone con FC. È caratterizzata da un'alterata produzione di energia e dalla generazione di enormi livelli di radicali liberi, tossici per tutte le cellule dell'organismo. Il loro lavoro rappresenta un approccio innovativo per la FC grazie all'uso di un modulatore mitocondriale, MP-101, per ridurre la produzione di radicali liberi e il sovraccarico di calcio mitocondriale, riducendo così le risposte infiammatorie e i conseguenti danni ai tessuti. L'MP-101 sarà testato in un modello di furetto di FC e, in caso di successo, potrebbe essere testato nei pazienti con FC.

Le conoscenze sulla funzione della CFTR e sull'espressione dei tipi di cellule sono molto progredite dalla sua scoperta nel 1989. Attualmente, 90% delle persone con FC beneficiano di terapie mirate alle mutazioni che ripristinano la funzione delle loro mutazioni CFTR. Tuttavia, le restanti 10% di persone con FC non possono beneficiare di questi farmaci perché producono una quantità di proteina funzionale troppo bassa o nulla. Questo progetto mira a ottenere una riparazione sito-specifica delle mutazioni CFTR utilizzando un enzima ingegnerizzato, chiamato Adenine Base Editor (ABE). Il team del Dr. Sinn si concentrerà sulla distribuzione dell'ABE in un numero sufficiente di cellule delle vie aeree per essere terapeutico. Il progetto utilizzerà particelle naturali, chiamate vescicole extracellulari (EV), che la maggior parte delle cellule del corpo produce. Queste particelle sono molto piccole e si sono evolute come messaggeri cellulari in grado di trasportare piccole molecole e proteine tra le cellule. Il laboratorio del dottor Sinn ha già dimostrato che le EV possono trasportare piccoli RNA e proteine alle cellule delle vie aeree. Nell'ambito di questa sovvenzione, il laboratorio verificherà se è possibile confezionare e trasportare ABE per correggere molte delle rare mutazioni nonsense della CFTR.

Le infezioni batteriche polmonari, in particolare quelle resistenti ai farmaci, determinano la progressione della malattia e la mortalità nelle persone con FC. Tra le peggiori ci sono le infezioni da NTM, che sono spesso resistenti agli antibiotici disponibili e possono squalificare gli individui dal trapianto di polmone in molti centri di trapianto. Inoltre, queste infezioni possono essere particolarmente gravi nei pazienti post-trapianto che assumono farmaci immunosoppressori. Questo progetto mira a esplorare i batteriofagi, noti anche come fagi, come potenziale opzione di trattamento per le persone con infezioni da NTM. I fagi uccidono efficacemente i loro ospiti batterici, hanno un buon profilo di sicurezza e possono essere utilizzati insieme agli antibiotici con la possibilità di ottenere benefici additivi o addirittura sinergici. Il team del dottor Hatfull si concentrerà sull'identificazione, la preparazione e la fornitura di fagi per uso compassionevole nel trattamento delle infezioni da NTM nelle persone con FC che hanno esaurito le altre opzioni terapeutiche. Le loro esperienze saranno utilizzate per ottimizzare lo screening, la preparazione e la stabilità dei fagi.

Il prime editing può scrivere nuove informazioni genetiche nel genoma in modo molto preciso senza causare danni al DNA dell'ospite, poiché non vengono indotte rotture del doppio filamento di DNA. Un numero crescente di prove riporta la versatilità, l'efficienza e la sicurezza del prime editing, ma sono necessarie ulteriori ricerche per indagare il suo potenziale per la FC e la sua capacità di correggere le mutazioni CFTR. Questo progetto esplora l'uso del prime editing per correggere specifiche mutazioni CFTR, la possibilità di sfruttare le particelle simil-virali (VLP) per somministrare il prime editing in modo sicuro ed efficiente e se le VLP possono penetrare efficacemente attraverso il muco della FC e penetrare e modificare geneticamente le cellule epiteliali delle vie aeree della FC.

Questo progetto di ricerca in collaborazione tra i team dell'University of Rochester Medical Center e dell'University Medical Center Utrecht nei Paesi Bassi mira a esplorare l'uso degli ACE-tRNA per produrre una proteina CFTR a lunghezza piena e completamente funzionale. Studi precedenti sulla tecnologia degli ACE-tRNA hanno dato risultati promettenti, indicando che è ora giustificata un'ulteriore indagine sugli ACE-tRNA in modelli cellulari derivati da pazienti. I due team lavoreranno in collaborazione per caratterizzare la funzione CFTR nelle cellule derivate dai pazienti dopo il trattamento con ACE-tRNA.

La resistenza batterica agli antibiotici attuali sta diventando un problema sempre più grave, con conseguente aumento della morbilità e della mortalità. Nei soggetti affetti da fibrosi cistica (FC), Staphylococcus aureus, compresa quella resistente alla meticillina S. aureus (MRSA), è di frequente osservazione e causa infezioni nel naso che successivamente seminano i polmoni. In questo progetto si studierà l'utilità delle lisine fagiche per controllare le infezioni da MRSA. Le lisine rappresentano un'alternativa agli antibiotici in quanto utilizzano un meccanismo completamente diverso dagli antibiotici per uccidere i batteri. Per specie batteriche alternative, non è stata osservata alcuna resistenza alle lisine. Inoltre, le lisine possono essere somministrate sia per via sistemica che per via aerosolica. Pertanto, le lisine specifiche per MRSA possono offrire vantaggi rispetto agli approcci antimicrobici convenzionali, prevenire le infezioni croniche e aumentare la qualità della vita delle persone affette da FC.

La fibrosi cistica (FC) è causata da mutazioni che limitano la funzionalità del gene CFTR (Cystic Fibrosis Transmembrane Conductance Regulator), che può portare all'insufficienza respiratoria. La mutazione nonsense W1282X porta alla produzione di un gene CFTR più corto che è presente in bassi livelli, rendendolo parzialmente funzionale, a causa di un meccanismo di controllo della qualità cellulare chiamato decadimento dell'mRNA mediato da nonsense (NMD). Questo progetto utilizza un approccio innovativo che include il targeting dello splicing del pre-mRNA per rimuovere l'esone 23 - la regione del gene CFTR che contiene la mutazione W1282X - per aumentare la funzione del gene CFTR nei soggetti con una mutazione W1282X della FC. Questo progetto studia quindi questa strategia sviluppando oligonucleotidi antisenso sintetici (ASO) in grado di indurre il salto dell'esone 23 della sequenza pre-MRNA per ottenere una maggiore funzionalità del gene CFTR mutato.  

Le persone affette da FC continuano a essere suscettibili alle infezioni batteriche e in genere necessitano di regimi antibiotici estesi per mantenere libere le vie respiratorie. Le infezioni da meticillina-resistente Staphylococcus aureus (MRSA) sono una sfida che dura tutta la vita e sono necessarie nuove strategie per il controllo. Questa applicazione studierà due nuove strategie per combattere l'MRSA. Il primo approccio mira a sviluppare un vaccino per l'MRSA. I vaccini convenzionali utilizzano frammenti di proteine di un agente patogeno per produrre una risposta immunitaria. Questo progetto, invece, utilizzerà DNA sintetico e si affiderà al corpo umano per generare il frammento proteico: un approccio che presenta molti vantaggi, tra cui l'attivazione dell'immunità anticorpale e cellulare e una maggiore facilità di produzione e conservazione dei farmaci. Il secondo approccio svilupperà anticorpi ingegnerizzati contro l'MRSA con una maggiore attività antimicrobica rispetto agli anticorpi anti-MRSA endogeni. Come nel primo obiettivo, questo studio utilizzerà il DNA per fornire le informazioni genetiche per codificare questi anticorpi terapeutici, una strategia che consente una somministrazione prolungata e riduce i costi dei farmaci. Questi approcci saranno inizialmente sviluppati utilizzando un isolato clinico derivato da un soggetto con FC. Si prevede che questo approccio personalizzato possa essere applicato ad altri patogeni batterici resistenti agli antimicrobici che hanno un impatto sulla FC.

I soggetti affetti da fibrosi cistica (FC) sono a forte rischio di sviluppare infezioni polmonari ricorrenti. Queste infezioni sono spesso causate da batteri resistenti agli antibiotici come l'MRSA. Questo progetto mira a sviluppare un pannello di fagi mirati all'MRSA che lavorino collettivamente per eliminare o ridurre l'MRSA nei polmoni delle persone affette da FC. Sviluppando una banca di fagi MRSA ben caratterizzati, questo progetto farà progredire lo sviluppo razionale di cocktail di fagi MRSA da utilizzare nella gestione della FC e renderà questa collezione ampiamente disponibile a medici e ricercatori di tutto il mondo per facilitare la terapia fagica salvavita.

Sono necessari modelli che consentano di testare nuove terapie per il trattamento della mutazione nonsense di CFTR. Craig Hodges e i colleghi della Case Western Reserve University stanno creando nuovi modelli di topo che contengono la mutazione W1282X nel gene CFTR. Esistono diversi modelli murini di CF, compresi quelli che contengono le mutazioni F508del, G551D o G542X. L'obiettivo di questa proposta è generare modelli ben caratterizzati che possano essere distribuiti a laboratori (accademici o industriali) focalizzati sullo sviluppo o sulla sperimentazione di strategie terapeutiche specifiche per la mutazione W1282X o per le mutazioni nonsense della FC in generale.

S. aureus è un batterio multiresistente (MDR) che causa infezioni polmonari in soggetti affetti da FC a partire dalla giovane età. Le infezioni causate dai batteri MDR contribuiscono direttamente alla morbilità e alla mortalità, in quanto i medici sono costretti ad affidarsi a un arsenale di antibiotici sempre più ridotto. Nei soggetti persistentemente infettati da S. aureusLa riduzione della carica batterica potrebbe avere un impatto positivo significativo sulla funzione polmonare, sulle esacerbazioni polmonari e sulla qualità della vita. La terapia fagica sfrutta i batteriofagi (virus specifici per i batteri) che colpiscono e uccidono i batteri. Quando vengono utilizzati a scopo terapeutico, questi fagi sono in grado di uccidere i batteri che esprimono specifici fattori di virulenza che consentono loro di causare infezioni. Il finanziamento dell'EE consentirà di sviluppare ulteriormente le terapie basate sui fagi per il trattamento delle infezioni associate alla FC.

La somministrazione di acidi nucleici ai polmoni, compresi i tRNA, è un'alternativa promettente. approccio per la terapia della FC. Tuttavia, indirizzare gli acidi nucleici alle cellule appropriate del polmone rimane una sfida importante. Utilizzando approcci all'avanguardia, il laboratorio Dahlman mira a sviluppare agenti di rilascio ottimizzati specifici per i polmoni, chiamati nanoparticelle, per facilitare il rilascio di acidi nucleici. L'obiettivo generale di questo progetto è accelerare la velocità con cui le nanoparticelle possono essere utilizzate per trattare la FC.

Il finanziamento di Emily's Entourage sarà utilizzato per l'acquisto di un'apparecchiatura specializzata, chiamata camera di Ussing, che rappresenta lo standard di riferimento per misurare l'attività della CFTR nelle cellule epiteliali delle vie aeree e determinare l'efficacia dei trattamenti terapeutici per la FC. In particolare, le camere di Ussing saranno utilizzate per testare l'efficacia degli ACE-tRNA nonsense soppressivi, sviluppati grazie a una precedente sovvenzione di ricerca dell'Entourage di Emily.

L'obiettivo di questo progetto è quello di verificare se i modulatori CFTR attuali o in fase di sperimentazione sono efficaci negli organoidi derivati da soggetti affetti da FC con la mutazione W1282X.

Studi precedenti sostenuti da Emily's Entourage hanno rivelato che KALYDECO fornisce un beneficio terapeutico in alcuni soggetti FC con la mutazione W1282X. Questi studi provocatori saranno estesi in ulteriori studi clinici n-1 per valutare se i benefici clinici possono essere ulteriormente potenziati da una terapia correttore-potenziatore approvata.

Combinando competenze in coltura cellulare, valutazione funzionale della CFTR, sviluppo terapeutico e pratica clinica, questo progetto valuterà se gli approcci terapeutici disponibili modulano le proprietà chiave, tra cui il trasporto di ioni e la clearance mucociliare, nelle cellule epiteliali delle vie aeree derivate da soggetti affetti da FC con la mutazione W1282X..

La FC è causata dalla perdita di funzione del canale ionico CFTR. Lo sviluppo di metodi alternativi per ripristinare la funzione del canale mancante indipendentemente da CFTR è un'esigenza medica urgente e non soddisfatta. Sulla base di studi convincenti in modelli di coltura cellulare e in modelli animali di FC, questo progetto sperimenterà una nuova strategia terapeutica per rispondere direttamente a questa esigenza. Questo approccio utilizza un farmaco approvato per un'indicazione alternativa e potrebbe portare allo sviluppo di un nuovo approccio terapeutico per la FC.

Utilizzando tecniche biochimiche innovative, l'obiettivo principale di questo progetto è identificare nuovi bersagli per migliorare il traffico di CFTR1281, il prodotto proteico troncato che risulta dalla mutazione W1282X.

L'assenza di modelli cellulari convalidati ha rappresentato un ostacolo importante allo sviluppo di terapie per le mutazioni nonsense della CFTR. Scott H Randell, PhD, in collaborazione con Finn Hawkins, MBBCh (Boston University), svilupperà modelli di cellule epiteliali delle vie aeree omozigoti W1282X che dovrebbero accelerare gli sviluppi terapeutici.

Questo progetto impiega approcci pionieristici di screening high throughput per identificare molecole simili a farmaci che hanno come bersaglio la W1282X-CFTR e altre mutazioni rare della FC. In studi precedentemente finanziati da Emily's Entourage, il dottor Verkman ha stabilito il concetto che i "correttori" e i "potenziatori" combinati - utilizzati per trattare la mutazione FC più comune, la F508del - potrebbero essere utilizzati anche per trattare la mutazione W1282X. Questi nuovi studi mirano a far progredire questo settore.

Una caratteristica fondamentale della FC è il muco denso e disidratato che si accumula nei polmoni causando infezioni batteriche croniche. Nei pazienti con FC, una proteina iperattiva chiamata ENaC contribuisce alla disidratazione della superficie delle vie aeree per guidare questo processo. Questo progetto studierà un nuovo approccio terapeutico per reidratare le vie aeree utilizzando un candidato preclinico che inibisce ENaC.

Questo progetto utilizza un approccio genetico innovativo per correggere la mutazione W1282X-CFTR. Le molecole di transfer-RNA ingegnerizzate saranno utilizzate per indirizzare la consegna di un triptofano (W) appropriato alla mutazione W1282X durante la sintesi proteica per promuovere la produzione della proteina CFTR a lunghezza completa..