Il cancro del cavo orale è una neoplasia diffusa, spesso diagnosticata tardivamente a causa della sottovalutazione delle lesioni precoci. Lesioni potenzialmente maligne come leucoplachia, eritroplachia, lichen planus orale e displasie vengono frequentemente confuse con alterazioni benigne, ritardando la diagnosi e il trattamento. La possibilità di riconoscerle tempestivamente attraverso l’uso dell’intelligenza artificiale applicata all’analisi di immagini cliniche rappresenta un’opportunità concreta per migliorare la prevenzione oncologica. Il progetto ha l’obiettivo di sviluppare un’app mobile basata su algoritmi di deep learning in grado di analizzare immagini cliniche delle mucose orali e riconoscere automaticamente lesioni compatibili con quadri benigni, potenzialmente maligni o francamente maligni. L’app fornirà una stima del rischio e indicazioni sul percorso clinico da intraprendere (monitoraggio, biopsia, invio specialistico). Per realizzare ciò, verrà costituito un dataset di immagini raccolte da centri clinici accreditati, corredate da diagnosi confermate istologicamente e metadati clinici. Le immagini saranno preprocessate, annotate e ampliate con tecniche di data augmentation. Il modello predittivo sarà costruito su architetture di rete neurale convoluzionale (CNN), ottimizzate attraverso tecniche di transfer learning. Il sistema sarà addestrato e validato su set indipendenti, con successiva validazione esterna. Il prototipo dell’applicazione sarà sviluppato in ambiente multipiattaforma, con un’interfaccia intuitiva destinata a operatori sanitari di primo livello (medici di base, odontoiatri, igienisti). L’obiettivo è fornire uno strumento di supporto alla diagnosi, facilmente accessibile e utilizzabile anche in contesti a bassa disponibilità specialistica. I risultati attesi comprendono un modello con accuratezza diagnostica superiore all’85%, in grado di migliorare il riconoscimento precoce delle lesioni orali sospette e di contribuire alla riduzione dei tempi diagnostici. Il progetto, altamente innovativo, integra competenze cliniche e informatiche, con potenziali ricadute positive sulla sanità pubblica, in particolare nella prevenzione dei tumori del cavo orale.

Le Sindromi da Insulino-Resistenza (IRS) comprendono una serie di disturbi metabolici, tra cui obesità, ipertensione, dislipidemia, steatosi epatica non alcolica e diabete di tipo 2. Tutte queste condizioni sono caratterizzate da una ridotta sensibilità all’insulina e da iperinsulinemia compensatoria, con un conseguente aumento del rischio cardiovascolare e oncologico. In Europa, la prevalenza delle IRS è stimata attorno al 16%, mentre negli Stati Uniti raggiunge il 40%. Contrastare le IRS richiede strategie nutrizionali mirate. Questo progetto di dottorato ha l’obiettivo di sviluppare e testare un modello nutrizionale innovativo, basato su alimenti funzionali, per migliorare la sensibilità insulinica, ridurre il rischio cardiovascolare e prevenire le complicanze croniche associate, come sarcopenia e osteoporosi. Il progetto prevede l'integrazione di specifiche combinazioni di alimenti funzionali in una dieta bilanciata. La prima combinazione comprende alimenti ricchi di polifenoli e antiossidanti, come salsa o succo di pomodoro biologico, marmellata di bergamotto e succo di mirtilli, con l’obiettivo di migliorare il metabolismo glico-lipidico, ridurre il grasso epatico, supportare la salute cardiovascolare, contrastare lo stress ossidativo e promuovere effetti anti-aging e fotoprotettivi. La seconda combinazione comprende due formulazioni nutraceutiche contenenti proteine del siero del latte, vitamine, minerali e composti antiossidanti, con l’obiettivo di contrastare la sarcopenia e l’osteoporosi, preservare la massa muscolare e ossea durante l’invecchiamento. Questa strategia mira non solo a promuovere la salute pubblica, ma anche a sostenere l'economia locale e ridurre i costi sanitari associati alle malattie metaboliche e croniche e favorire un invecchiamento di successo.

L'acido bempedoico è stato recentemente approvato dall’Associazione italiana del farmaco (AIFA) per il trattamento delle dislipidemie. Agisce a monte dell’enzima HMG-CoA reduttasi, inibisce la biosintesi del colesterolo endogeno, aumenta l'espressione del recettore delle LDL, e attiva AMPK, con conseguente riduzione del colesterolo LDL circolante. AMPK è un attivatore di eNOS, enzima fondamentale per la vasodilatazione, in quanto produce ossido nitrico (NO). Tuttavia, non è noto se l'acido bempedoico sia in grado di promuovere la funzione endoteliale attraverso l'attivazione di eNOS. Il dottorando dovrà studiare i parametri biochimici, clinici e strumentali di una popolazione di volontari affetti da dislipidemia, sottoposti a screening accurati prima e dopo l’inizio del trattamento (30 giorni) con acido bempedoico. L’obiettivo principale è verificare la variazione della vasodilatazione endotelio-dipendente e metterla in relazione con il profilo lipidico. Inoltre, il dottorando dovrà caratterizzare gli effetti dell'acido bempedoico in un modello in vitro di endotelio vascolare, esaminando lo stato di attivazione di AMPK, del suo substrato principale ACC, e di eNOS in risposta a concentrazioni crescenti di acido bempedoico (10, 25, 50 e 100 μM). Il silenziamento con tecniche specifiche verrà utilizzato per verificare se la down-regolazione delle subunità regolatrici di AMPK (β1/β2) alteri la cascata di segnalazione indotta dall’acido bempedoico e l’attivazione di eNOS. L'attività di eNOS sarà valutata mediante misurazione della formazione di L-[14C]-citrullina da L-[14C]-arginina, e dei livelli di cGMP. L’ipotesi su cui è basato il progetto è che l'acido bempedoico eserciti azioni benefiche sul sistema endoteliale indipendentemente dal suo effetto ipolipemizzante, e i risultati produrranno evidenze sui meccanismi molecolari coinvolti, permettendo in futuro lo sviluppo di nuove strategie terapeutiche e preventive per il rischio cardiovascolare.

La Malattia da Reflusso Gastroesofageo (GERD) è una condizione cronica caratterizzata da uno spettro di manifestazioni cliniche, inclusi sintomi gastrointestinali e manifestazioni sistemiche. Sulla base della presenza o assenza di malattia erosiva valutata tramite endoscopia, i pazienti sono classificati in due principali sottogruppi: Malattia da reflusso erosiva (ERD) e malattia da reflusso non erosiva (NERD). I nuovi criteri diagnostici (criteri di Roma IV) hanno identificato una varietà di fenotipi esofagei non-erosivi in base ai risultati dei test diagnostici. Tra i bambini con endoscopia negativa per erosioni, l’esecuzione di una pH- impedenzometria consente di distinguere 3 distinti sottogruppi: (a) quelli con anormale esposizione acida indipendentemente dalla correlazione con i sintomi (malattia da reflusso non erosiva: NERD), (b) quelli con normale esposizione acida ma con una associazione positiva con reflussi acidi o non acidi (ipersensibilità al reflusso, RH), e (c) quelli con normale esposizione acida ma con una negativa associazione con reflussi acidi o non acidi (pirosi funzionale, FH). Considerata la scarsità di dati pediatrici a riguardo, questo studio Europeo multicentrico prospettico ha lo scopo principale di indagare la prevalenza di ciascun fenotipo non erosivo in un ampio gruppo di bambini. Inoltre, poiché categorizzare questi sottogruppi potrebbe avere importanti implicazioni terapeutiche e prognostiche, dal momento che i pazienti di ciascun sottogruppo potrebbero rispondere diversamente agli interventi terapeutici, scopo secondario è valutare la persistenza dei sintomi e la risposta ai vari trattamenti con un follow up a lungo termine.

Razionale di questo tudio multicentrico prospettico:

Abbiamo ipotizzato l’esistenza dei diversi fenotipi di malattia da reflusso gastroesofageo non erosiva (NERD, RH, FH) nella popolazione pediatrica, e vorremmo documentarla su larga scala. Inoltre, poiché ogni sottogruppo è caratterizzato da differenti meccanismi patogenetici, abbiamo ipotizzato che i pazienti di ciascun sottogruppo potrebbero rispondere diversamente agli interventi terapeutici. Pertanto, un’appropriata classificazione di questi fenotipi è essenziale per guidare le scelte terapeutiche.

Obiettivo primario:

Valutare la prevalenza dei sottogruppi di malattia da reflusso non erosiva secondo i criteri di Roma IV (NERD, RH, FH) in un ampio gruppo di pazienti pediatrici con una endoscopia negativa per esofagite erosiva (assenza di breaks/erosioni visibili endoscopicamente nella mucosa esofagea) e che eseguiranno una pH- impedenzometria fuori terapia, per persistenza dei sintomi nonostante una terapia con inibitori di pompa protonica (per 2-4 settimane)

Obiettivo secondario:

Valutare la persistenza dei sintomi e la risposta ai vari trattamenti in ogni sottogruppo, a 3, 6 e 12 mesi di follow up.

L’analisi dell'architettura genetica delle famiglie con diabete autosomico dominante ha permesso negli anni di rivelare informazioni su nuovi meccanismi che controllano l'omeostasi del glucosio ed è, pertanto, di fondamentale importanza. Abbiamo identificato la mutazione p.R4H di INSL3 (peptide insulino-simile 3) segregante con diabete a esordio precoce in un albero genealogico. INSL3 è un ormone gonadico con effetti ben caratterizzati sulla fisiologia riproduttiva e, recentemente, sono state dimostrate le sue funzioni anaboliche nel muscolo scheletrico. La mutazione p.R4H cade nel dominio del peptide segnale che indirizza INSL3 verso la via secretoria; pertanto, la nostra ipotesi è che una disregolazione geneticamente determinata della secrezione di INSL3 possa causare anomalie nel metabolismo del glucosio influenzando le reazioni anaboliche del muscolo scheletrico e la risposta all'azione dell'insulina. Utilizzando un modello cellulare, abbiamo osservato che la mutazione p.R4H influenza la secrezione di INSL3 e miriamo a caratterizzare le vie di trasporto di INSL3 wild-type e mutante. Il dottorando dovrà studiare i parametri biochimici e clinici di una popolazione di volontari non diabetici, per metterli in relazione con i livelli circolanti di INSL3. L’obiettivo principale è verificare l’associazione con la composizione corporea, con gli indici di sensibilità insulinica, e caratterizzare l'asse ormonale ipofisi/gonadi. Inoltre, il dottorando dovrà studiare gli effetti esercitati da INSL3 sulla via di segnalazione dell'insulina in diversi modelli cellulari di insulino-resistenza, incluse le cellule muscolari C2C12, una linea insulino-responsiva in cui è stato dimostrato che INSL3 promuove l'ipertrofia attraverso la via Akt/mTOR/S6. I risultati ottenuti da questo studio permetteranno di chiarire aspetti ancora ignoti sull’eziologia del diabete, forniranno nuovi target farmacologici per lo sviluppo di nuovi approcci terapeutici, e consentiranno di aggiungere, in tempi brevi, INSL3 all'elenco dei geni causali del diabete monogenico, fornendo così test genetici informativi e consulenza per i pazienti affetti da forme familiari di diabete monogenico e per i loro familiari.

Lo Scompenso Cardiaco (SC) è una patologia cronica e progressiva che rappresenta il risultato finale dei processi di rimodellamento miocardico che portano alla riduzione della contrattilità cardiaca. Nello SC l’aumento del tono simpatico e delle citochine proinfiammatorie induce uno stato procoagulante con disfunzione endoteliale e attivazione piastrinica, oltre che aumento dello stress ossidativo. Alla luce dei meccanismi fisiopatologici, lo scopo di questo progetto sarà quello di valutare nuovi biomarcatori dello SC, quali endocano, proteoglicano solubile, secreto principalmente dalle cellule endoteliali e marinobufagenina, uno steroide cardiotonico, oltre che i biomarcatori di stress ossidativo (Nox-2, 8-isoprostano), attivazione piastrinica (Gliproteina VI, sP-selectina) e citochine proinfiammatorie, sia in vivo (modelli murini), che su uomo. Il dosaggio dei suddetti biomarcatori avverrà su tessuti, per quanto riguarda i modelli animale, e liquidi bioumorali, per quanto attiene l’uomo, sia per mezzo Western Blot che ELISA. Nell’uomo, i dosaggi dei nuovi biomarcatori nello scompenso cardiaco verranno correlate con gli aspetti clinico e strumentali, quali le valutazioni della stiffness arteriosa, disfunzione endoteliale, misurazioni ecocardiografiche. Il successivo step del presente progetto di ricerca sarà quello di valutare l’effetto sui parametri clinici e bioumorali dei nuovi trattamenti farmacologici dello SC quali sacubitril/valsartan, antagonista del recettore della Neprilisina e del recettore dell’angiotensina 2, gliflozine, vericiguat e finerenone, che hanno dimostrato di possedere proprietà farmacologiche peculiari nella gestione delle complicanze cardiache e renali incidendo positivamente sulla prognosi clinica, e come variano al follow-up questi nuovi biomarcatori dello SC, lo stress ossidativo e l’attivazione piastrinica e gli altri che saranno identificati. Per quanto riguarda l’uomo, i dosaggi al follow-up dei biomarcatori verranno correlati con il possibile miglioramento dei parametri clinici e strumentali.

Le lipid droplets (LDs), o goccioline lipidiche, sono organelli intracellulari ubiquitari nelle cellule eucariotiche. Strutturalmente, le LDs sono costituite da un core idrofobico formato da lipidi neutri - principalmente triacilgliceroli ed esteri del colesterolo - circondato da un monostrato di fosfolipidi. Su questo monolayer si ancorano numerose proteine specifiche, coinvolte nella regolazione del metabolismo lipidico e nella comunicazione con altri compartimenti cellulari. Le LDs si trovano sia nel citoplasma che all'interno del nucleo. Dal punto di vista funzionale, le LDs svolgono ruoli eterogenei che riflettono la complessità delle funzioni cellulari nelle diverse tipologie di cellule. Tra le loro principali funzioni fisiologiche si annoverano la riserva di energia, la protezione contro la perossidazione lipidica e l'attività antiossidante. Tuttavia, è sempre più evidente il loro coinvolgimento attivo anche in contesti patologici. Numerosi studi, infatti, hanno dimostrato che l'accumulo di LDs può essere indicativo di stati patologici specifici. In ambito oncologico, ad esempio, un aumento del contenuto lipidico intracellulare è stato associato ad una maggiore aggressività tumorale e ad una ridotta risposta alle terapie. Inoltre, la presenza eccessiva di LDs è stata correlata con condizioni patologiche definite, come la steatosi epatica associata a disfunzioni metaboliche (MAFLD) e con malattie neurodegenerative croniche come l’Alzheimer, suggerendo un loro potenziale ruolo patogenetico. Tutte queste diverse funzioni hanno fatto delle LDs uno degli organelli cellulari di maggiore interesse scientifico al punto che diversi scienziati hanno denominato questo decennio come l'"Era Molecolare delle Lipid Droplets". Nonostante la conoscenza acquisita ad oggi, resta ancora molto da comprendere sul ruolo funzionale ed attivo che le LDs hanno di modulare il microambiente. Tra le domande che ad oggi meritano di trovare una risposta vi sono:

- Il contenuto delle LDs cambia in funzione dello stato fisiologico/patologico? Ed il loro proteoma?

- In che modo e quali molecole lipidiche possono essere scambiate tra due diverse LDs e quali tra LDs e mitocondri?

- Possono intere LDs essere scambiate tra due cellule diverse?

Tutte queste domande sono fondamentali per riuscire a meglio definire il confine tra stato fisiologico e patologico così come riuscire a definire eventuali nuovi target terapeutici.

Per far ciò è però necessario utilizzare tecnologie innovative in grado di ottenere informazioni ad altissima specificità (single molecule) mantenendo al contempo i campioni biologici in condizioni fisiologiche così da evitare eventuali artefatti indotti dalla metodica o dall'operatore stesso.

Obiettivo del Progetto

Il presente progetto si propone di indagare il ruolo della composizione lipidica delle LDs - in particolare il rapporto tra colesterolo e triacilgliceroli, nonché la distribuzione dei diversi acidi grassi - e la dinamica dello scambio di molecole lipidiche sia a livello intracellulare che intercellulare, come potenziali marcatori predittivi di stati patologici complessi. L’intero studio sarà condotto attraverso l’impiego di tecniche di imaging avanzate, tra cui la spettroscopia microRaman, la spettroscopia Raman stimolata (Stimulated Raman Scattering, SRS), entrambe combinate con sonde lipidiche contenenti isotopi stabili del deuterio (D), e la microscopia confocale a fluorescenza. Queste metodologie consentiranno un'analisi non invasiva e ad alta risoluzione spaziale della composizione e del comportamento delle LDs in modelli cellulari umani di patologie croniche. Comprendere se e come variazioni nella composizione lipidica e negli scambi molecolari delle LDs siano associati a specifici fenotipi patologici potrà fornire nuove chiavi di lettura dei meccanismi cellulari alla base di numerose malattie. Inoltre, tali conoscenze potrebbero aprire prospettive terapeutiche innovative, identificando le LDs come potenziali bersagli per interventi farmacologici in patologie dove esse svolgono un ruolo centrale.

Metodi

Tutti gli esperimenti saranno condotti su modelli cellulari in vitro, sia in 2D che in 3D, utilizzando diverse linee di cellule umane, tra cui epatociti, cellule tumorali e neuronali. Le cellule verranno incubate con sonde lipidiche deuterate fino alla loro completa incorporazione. L’incorporazione, la localizzazione e il metabolismo di tali sonde saranno analizzati mediante spettroscopia Raman e microscopia SRS. Questo approccio permetterà di valutare quantitativamente e qualitativamente le LDs, in termini di numero, dimensione, distribuzione intracellulare e composizione biochimica. Inoltre, eventuali trasferimenti di molecole lipidiche tra cellule saranno studiati mediante sistemi di co-coltura, in cui una popolazione cellulare sarà marcata con sonde deuterate, mentre l’altra ne sarà priva.

Le infezioni gravi causate da Enterobacterales resistenti ai carbapenemi (CRE) rappresentano un problema sempre più emergente, considerando gli alti tassi di mortalità nei pazienti con sepsi. Non sono disponibili dati sufficienti sulla prevalenza di CRE, sull'analisi clonale, sull'analisi molecolare del gene resistente (resistoma) e sul gene della virulenza (viruloma) e sugli esiti clinici/microbiologici dei pazienti infetti. Scopo di questa ricerca è sviluppare un approccio personalizzato alla gestione clinica delle infezioni gravi (sepsi, polmoniti, infezioni intra-addominali) sostenute da CRE attraverso una caratterizzazione microbiologica approfondita mediante Whole Genome Sequencing (WGS), Sequence Type Analysis (ST), resistoma, viruloma e resistenza fenotipica di CRE con particolare attenzione ai nuovi antibiotici autorizzati (come ceftazidime-avibactam, meropenem-vaborbactam e cefiderocol) unitamente alle informazioni cliniche del paziente e agli effetti della terapia antibiotica a fine trattamento. Saranno analizzati tutti gli isolati CRE clinicamente considerati come eziologia dell'infezione. Il sequenziamento del genoma consentirà di mappare l'evoluzione del resistoma e del viruloma dei ceppi clinici, per studiarne la plasticità durante il follow-up del paziente. Saranno raccolti dati su caratteristiche demografiche, comorbidità, antibiotici precedenti e attuali ed eventuali farmaci immunosoppressori, durata del ricovero ed esito (mortalità a 14, 21 e 28 giorni).

Endpoint primario:

Prevalenza della resistenza agli antibiotici (analisi fenotipica e genotipica) degli isolati CRE con valutazione dei pattern di suscettibilità/resistenza con particolare attenzione ai nuovi farmaci come ceftazidime-avibactam, meropenem-vaborbactam e cefiderocol.

Endpoint secondari:

1) Prevalenza di differenti ST, resistomi e virulomi degli isolati CRE raccolti

2) L'associazione dell'endpoint primario con fattori demografici, clinici, terapeutici

3) Fattori di rischio (microbiologici o clinici) associati a mortalità, cura clinica e

microbiologica, inclusi resistenza, resistoma e viruloma degli isolati CRE.