Biomarcatori per la risposta immunitaria

IPerGlio-Improving personalised glioblastoma care by intertwined immunomics and artificial intelligence approaches

Il progetto IPerGlio mira a identificare marcatori immunologici utili a definire strategie terapeutiche personalizzate per i pazienti con glioblastoma multiforme (GBM), attraverso un approccio integrato che unisce immunomica e intelligenza artificiale.

Gli obiettivi principali del progetto sono:

• Integrare dati clinici e immunologici complessi provenienti da 260 pazienti con GBM, reclutati in due centri clinici europei. I dati raccolti comprendono profili fenotipici, molecolari, funzionali e di imaging;
• Correlare questi dati con fattori ambientali e di stile di vita per comprendere i meccanismi della malattia e la risposta ai trattamenti;
• Applicare strumenti avanzati di Business Intelligence (BI) e modelli predittivi basati su Intelligenza Artificiale (AI) e machine learning per integrare i dati e definirne il valore predittivo;
• Migliorare la qualità di vita dei pazienti tramite un approccio di medicina di precisione che includa fattori biologici, sociali e ambientali.

Attraverso l'integrazione di immunomica e AI, IPerGlio rappresenta un modello innovativo per affrontare la complessità biologica e clinica del glioblastoma, contribuendo alla trasformazione digitale della medicina personalizzata in oncologia.

Responsabile scientifico

Lucia Gabriele - Primo Ricercatore (Dipartimento di Oncologia e Medicina Molecolare)

Collaboratori ISS

• Giulia Romagnoli - Primo Ricercatore (Dipartimento Oncologia e Medicina Molecolare)
• Sara Gualdi - Dottoranda di Ricerca (Dipartimento Oncologia e Medicina Molecolare)
• Irene Canini - CTER (Dipartimento Oncologia e Medicina Molecolare)
• Caterina Lapenta - Primo Ricercatore (Dipartimento Oncologia e Medicina Molecolare)
• Simona Donati - Ricercatore (Dipartimento Oncologia e Medicina Molecolare)
• Alessandra Fragale - Primo Ricercatore (Dipartimento Oncologia e Medicina Molecolare)
• Laura Lattanzi - Ricercatore (Dipartimento Oncologia e Medicina Molecolare)
• Valentina Tirelli - Ricercatore (Servizio tecnico scientifico grandi strumentazioni e core facilities)
• Massimo Sanchez - ex Dirigente di Ricerca (Servizio tecnico scientifico grandi strumentazioni e core facilities)
• Francesca Spadaro - Primo Ricercatore (Servizio tecnico scientifico grandi strumentazioni e core facilities)
• Agostina Pietrantoni - Primo Ricercatore (Servizio tecnico scientifico grandi strumentazioni e core facilities)
• Mario Picozza - Primo Tecnologo (Servizio tecnico scientifico grandi strumentazioni e core facilities)

Finanziamento

ERAPERMED2022-245-IPerGlio-Improving personalised glioblastoma care by intertwined immunomics and artificial intelligence approaches.

Collaboratori esterni

• Else Marit Inderberg, Translational Research Unit, Section for Cellular Therapy, Department of Oncology, Oslo University Hospital, Oslo, Norway
• Pallini Roberto, Giorgio D'Alessandris, Dipartimento di Neuroscienze, Fondazione Policlinico Universitario Agostino Gemelli IRCCS, Roma
• Antonio Cosma, National Cytometry Platform, Translational Medicine Operation Hub, Luxembourg Institute of Health, Esch-sur-Alzette, Luxembourg
• Marcos J Araúzo-Bravo, BioDonostia Health Research Institute, San Sebastian, Spain
• Ruben Andreas Sakowsky, Brandenburg Medical School Theodor Fontane, University of Potsdam, Potsdam, Germany
• Carlo Presutti, Dipartimento di Biologia e Biotecnologie "Charles Darwin", Sapienza Università di Roma

Pubblicazioni

1. Romagnoli G, D'Alessandris QG, Capone I, Tavilla A, Canini I, Lapenta C, Buccarelli M, Giordano M, Tirelli V, Sanchez M, Fragale A, Giannetti S, Di Bonaventura R, Lauretti L, Biffoni M, Ricci-Vitiani L, Pallini R, Gabriele L.  CD8+CD103+PD1+TIM3+ T cells in glioblastoma microenvironment correlate with prognosis. Immunology. 2024 Feb;171(2):198-211. 
2. Offi M, Gabriele L, Romagnoli G, Lauretti L, Pallini R, D'Alessandris QG.The Sybil prophecy: Searching for predictors of response to bevacizumab in glioblastoma. Neuro Oncol. 2024 Aug 5;26(8):1538-1539. 
3. Lauretti L, Cenci T, Montano N, Offi M, Giordano M, Caccavella VM, Mangraviti A, Agostini L, Olivi A, Gabriele L, Larocca LM, Pallini R, Martini M, D'Alessandris QG. Molecular Analysis in a Glioblastoma Cohort-Results of a Prospective Analysis. J Pers Med. 2022 Apr 26;12(5):685.

Precision Prevention - Identifying Risk Determinants for High-Impact Diseases through Phenotype, Genotype, and Exposome Analysis

È un progetto pianificato per prevedere con maggiore precisione quali strategie/interventi di prevenzione funzioneranno per una particolare malattia e contribuirà a stabilire raccomandazioni di salute pubblica per sottogruppi specifici in base al fenotipo, al genotipo e all’esposoma. Obiettivo è quello dell’identificazione dei determinanti del rischio individuale di sviluppare malattie ad alto impatto sullo stato di salute di una popolazione, come le malattie cardiovascolari, tumorali o endocrino-metaboliche.

Responsabile scientifico

Fabrizio Mattei - Primo Ricercatore (Dipartimento Oncologia e Medicina Molecolare)

Collaboratori ISS

• Giovanna Schiavoni - Primo Ricercatore (Dipartimento Oncologia e Medicina Molecolare)
• Adriana Rosa Gambardella - Ricercatore (Dipartimento Oncologia e Medicina Molecolare)
• Francesco Noto - Dottorando di Ricerca (Dipartimento  Oncologia e Medicina Molecolare)
• Iole Macchia - Primo Ricercatore (Dipartimento Oncologia e Medicina Molecolare)

Finanziamento

PNRR - MISSION 4 – COMPONENT 2 - INVESTMENT 1.3 - CODE PE0000019 - CUP: I83C22001830006 - “HEAL ITALIA - Health Extended Alliance for Innovative Therapies, Advanced Lab-research, and Integrated Approaches of Precision Medicine”– Sub-project: Spoke 7. Responsabile Scientifico: Mauro Biffoni.

Collaboratori esterni

Menzionati nel sito ufficiale del progetto: HEAL ITALIA https://www.healitalia.eu/

Pubblicazioni

1. Gambardella AR, Antonucci C, Zanetti C, Noto F, Andreone S, Vacca D, Pellerito V, Sicignano C, Parrottino G, Tirelli V, Tinari A, Falchi M, De Ninno A, Businaro L, Loffredo S, Varricchi G, Tripodo C, Afferni C, Parolini I, Mattei F, Schiavoni G. IL-33 stimulates the anticancer activities of eosinophils through extracellular vesicle-driven reprogramming of tumor cells. J Exp Clin Cancer Res. 2024 Jul 27;43(1):209. doi: 10.1186/s13046-024-03129-1. PMID: 39061080; PMCID: PMC11282757.
2. Cancila V, Morello G, Bertolazzi G, Chan AS, Bastianello G, Paysan D, Jaynes PW, Schiavoni G, Mattei F, Piconese S, Revuelta MV, Noto F, De Ninno A, Cammarata I, Pagni F, Venkatachalapathy S, Sangaletti S, Di Napoli A, Vacca D, Lonardi S, Lorenzi L, Ferreri AJM, Belmonte B, Varano G, Colombo MP, Bicciato S, Inghirami G, Cerchietti L, Ponzoni M, Zappasodi R, Facchetti F, Foiani M, Casola S, Jeyasekharan AD, Tripodo C. Germinal Center Dark Zone harbors ATR-dependent determinants of T-cell exclusion that are also identified in aggressive lymphoma. Res Sq [Preprint]. 2024 Mar 18:rs.3.rs-4093618. 
3. Antonucci C., Gambardella A.R., Tirelli V., Mattei F.*, Schiavoni G.* (2024) Complementary methods for the study of interactions between eosinophils and cancer cells. (*) Corresponding Authors. bioRxiv [Preprint]. 
4. Gambardella A.R., Tirelli V., Andreone S., Mancini J., Mattei F.*, Schiavoni G.* (2024) Combined in vitro differentiation and cell sorting-based isolation of highly pure mouse bone marrow-derived basophils. (*) Corresponding Authors. bioRxiv [Preprint]. 
5. Noto F., De Ninno A., Falchi M., Businaro L., Schiavoni G.*, Mattei F.* (2024) Organ-on-Chip immunostaining method for three-dimensional identification and study of immune cells responding to drug-treated tumor cells. (*) Corresponding Authors. BioRXiv [Preprint].  

Trim proteins in Mycobacterium tuberculosis infection: characterization of the role in innate immune response and host-directed therapy

Le infezioni da Mycobacterium tuberculosis (Mtb) sono una delle principali cause di morte per malattie infettive nel mondo. Le proteine TRIM, regolatrici di processi come l’autofagia e la produzione di citochine, g iocano un ruolo chiave nella risposta immunitaria a Mtb. Il progetto si propone di caratterizzare come specifiche proteine TRIM modulano l’infezione da Mtb nei macrofagi, analizzando il loro effetto su autofagia, interferone di tipo I e infiammazione. Inoltre, si studierà il contributo delle TRIM nell’attivazione delle cellule dendritiche e nella risposta T-cellulare. Attraverso tecniche di RNA interference, si valuterà l’importanza di questi processi nell’infezione. Infine, l’impatto dell’assenza di TRIM32 sarà approfondito in modelli murini knock-out. L’obiettivo è identificare nuovi target per terapie mirate, migliorando l’efficacia e la personalizzazione dei trattamenti contro la tubercolosi.

Responsabile scientifico

Lucia Gabriele - Primo Ricercatore (Dipartimento Oncologia e Medicina Molecolare)

Collaboratori ISS

• Stefania Parlato- Primo Ricercatore (Dipartimento Oncologia e Medicina Molecolare)
• Carla Palma - Primo Ricercatore (Dipartimento malattie infettive)

Finanziamento

RF-2021-12373231-Trim proteins in Mycobacterium tuberculosis infection: characterization of the role in innate immune response and host-directed therapy

Collaboratori esterni

• Laura Falasca, Laboratorio di Microscopia Elettronica, Istituto Nazionale per le Malattie Infettive Lazzaro Spallanzani, Roma
• Giovanni Delogu, Dipartimento di Scienze biotecnologiche di base, cliniche intensivologiche e perioperatorie, Università Cattolica del Sacro Cuore, Roma

Pubblicazioni

1. Parlato S, Chiacchio T, Salerno D, Petrone L, Castiello L, Romagnoli G, Canini I, Goletti D, Gabriele L. Impaired IFN-α-mediated signal in dendritic cells differentiates active from latent tuberculosis. PLoS One. 2018 Jan 10;13(1):e0189477. doi: 10.1371/journal.pone.0189477

Multidisciplinary approach helps deciphering the host-pathogen relationship in vaccinated and recovered from mild COVID-19 subjects

Il progetto studia l’interconnessione tra risposta immunitaria, stress ossidativo, stato metabolico e caratteristiche individuali nei soggetti vaccinati e guariti dal COVID-19. L’obiettivo è analizzare come il sistema immunitario si attivi e si modifichi in seguito all’infezione e alla vaccinazione, in rapporto agli stress metabolico e ossidativo, elementi noti per influenzare la salute cellulare e la longevità. Utilizzando tecniche avanzate di citofluorimetria, biochimica e analisi molecolare, il progetto esamina i PBMC (cellule mononucleate del sangue periferico) e il plasma dei partecipanti per identificare biomarcatori immunologici, ossidativi e alterazioni metaboliche. Questa ricerca aiuta a comprendere la risposta immunitaria adattativa e a esplorare le basi biologiche della variabilità nella risposta al virus e alle vaccinazioni.

Responsabile scientifico

• Francesca Urbani - Ricercatore (Dipartimento Oncologia e Medicina Molecolare)
• Fabiola Mancini - Primo Ricercatore (Dipartimento malattie infettive)

Collaboratori ISS

• Iole Macchia - Primo Ricercatore (Dipartimento Oncologia e Medicina Molecolare)
• Valentina La Sorsa - Primo Ricercatore (Servizio tecnico scientifico di coordinamento e supporto alla ricerca)
• Donatella Pietraforte - Dirigente di Ricerca (Servizio tecnico scientifico grandi strumentazioni e core facilities)
• Egidio Iorio - Primo Ricercatore (Servizio tecnico scientifico grandi strumentazioni e core facilities)
• Maria Elena Pisanu - Ricercatore (Servizio tecnico scientifico grandi strumentazioni e core facilities)
• Mattea Chirico - Ricercatore (Servizio tecnico scientifico grandi strumentazioni e core facilities)
• Francesca Luciani - Primo Ricercatore (Centro nazionale controllo e valutazione farmaci)
• Martina Borghi - CTER (Dipartimento malattie infettive)
• Francesca Marcon - Primo Ricercatore (Dipartimento ambiente e salute)
• Cristina Andreoli - Primo Ricercatore (Dipartimento ambiente e salute)

Collaboratori esterni

• Maria Concetta Altavista, Valentina Durastanti, Unità di Neurologia, IRCCS San Filippo Neri – ASL RM1, Roma, Italia

Pubblicazioni

1. Macchia, I.; La Sorsa, V.; Ciervo, A.; Ruspantini, I.; Negri, D.; Borghi, M.; De Angelis, M.L.; Luciani, F.; Martina, A.; Taglieri, S.; et al. T Cell Peptide Prediction, 

Molecular and cellular characterization of immune profiles in patients with COVID-19 infection as predictive markers of disease outcome

Il progetto mira a identificare fattori immunitari in grado di predire l’evoluzione clinica dell’infezione da SARS-CoV-2, con particolare attenzione alla risposta anticorpale e ai marcatori di gravità. Queste conoscenze saranno fondamentali per una risposta rapida ed efficace in caso di future pandemie causate da virus respiratori, migliorando la capacità di individuare precocemente i soggetti a rischio e ottimizzare l’uso di risorse sanitarie, terapie e vaccini.

Obiettivi specifici del progetto sono:

• Identificare sottopopolazioni immunitarie (es. linfociti T, B, cellule dendritiche) che possano fungere da marcatori predittivi per distinguere i soggetti destinati a sviluppare forme lievi o gravi di infezione, utili per la stratificazione precoce dei pazienti.
• Individuare marcatori molecolari chiave, in particolare quelli coinvolti nei segnali dell’interferone di tipo I (IFN-I), al fine di comprendere i meccanismi che regolano l’efficacia della risposta antivirale e il suo fallimento nei casi più severi.
• Valutare l’influenza di sesso, età e comorbidità sulla risposta immunitaria, per definire profili immunitari di rischio e contribuire allo sviluppo di strategie personalizzate di prevenzione e trattamento durante una futura emergenza sanitaria.
• Monitorare la risposta anticorpale nel tempo, analizzando la sua durata ed efficacia nella protezione da reinfezione, con l’obiettivo di identificare parametri utili a valutare l’immunità individuale e collettiva in previsione di nuove ondate epidemiche.

Responsabile scientifico

Lucia Gabriele - Primo Ricercatore (Dipartimento Oncologia e Medicina Molecolare)

Collaboratori ISS

• Imerio Capone - Primo Ricercatore (Dipartimento Oncologia e Medicina Molecolare)
• Stefania Rossi - Ricercatore (Dipartimento Oncologia e Medicina Molecolare)
• Giulia Romagnoli - Primo Ricercatore (Dipartimento Oncologia e Medicina Molecolare)
• Stefano Maria Santini - Primo Ricercatore (Dipartimento Oncologia e Medicina Molecolare)
• Cinzia Marcantonio - Primo Ricercatore (Dipartimento malattie infettive)
• Roberto Bruni - Primo Ricercatore (Dipartimento malattie infettive)
• Anna R. Ciccaglione - Dirigente di Ricerca (Dipartimento malattie infettive)

Finanziamento

PROGETTO B/2020/0128 –"Intesa Sanpaolo Charity Fund" 2020

Collaboratori esterni

• Federica Frasca, Guido Antonelli, Carolina Scagnolari, Dipartimento di Medicina Molecolare, Laboratorio di Virologia, Università Sapienza di Roma, Roma
• Anna Giabelli, Ilaria Rossoni, Maddalena Fratelli, Dipartimento di Biochimica e Farmacologia Molecolare, Istituto di Ricerche Farmacologiche "Mario Negri" IRCCS, Milano

Pubblicazioni

1. Machine learning reassessment of serum immune factors shows no unique immune profiles linked to disease outcomes in SARS-CoV-2-infected patients at hospital admittance. S. Rossi, I. Capone, E. Cabri, A. Giabelli, I. Rossoni, G. Romagnoli, S. M. Santini, C. Marcantonio, R. Giuseppetti, U. Villano, R. Bruni, A. R. Ciccaglione, F. Frasca, A. d’Auria, G. Bugani, G. d’Ettorre, G. Antonelli, C. Scagnolari, M. Fratelli, L. Gabriele. Eur J Immunol 2025, eji.202451414 in press.
2. Distribution of Interferon Lambda 4 Single Nucleotide Polymorphism rs11322783 Genotypes in Patients with COVID-19. Sorrentino L, Silvestri V, Oliveto G, Scordio M, Frasca F, Fracella M, Bitossi C, D'Auria A, Santinelli L, Gabriele L, Pierangeli A, Mastroianni CM, d'Ettorre G, Antonelli G, Caruz A, Ottini L, Scagnolari C. Microorganisms. 2022 Feb 4;10(2):363. 
3. Anti-IFN-α/-ω neutralizing antibodies from COVID-19 patients correlate with downregulation of IFN response and laboratory biomarkers of disease severity. Frasca F, Scordio M, Santinelli L, Gabriele L, Gandini O, Criniti A, Pierangeli A, Angeloni A, Mastroianni CM, d'Ettorre G, Viscidi RP, Antonelli G, Scagnolari C. Eur J Immunol. 2022 Jul;52(7):1120-1128.