mnesys: A multiscale integrated approach to the study of the nervous system in health and disease
Il progetto “A multiscale integrated approach to the study of the nervous system in health and disease” (MNESYS), si pone l’obiettivo di sviluppare nuovi approcci per le neuroscienze sperimentali e cliniche in una prospettiva di medicina di precisione, personalizzata e predittiva con un impatto trasformativo sulla cura delle patologie del sistema nervoso e del comportamento.
Il paradigma sottostante al progetto MNESYS prevede l’integrazione di competenze mediche, biologiche, tecnologiche e computazionali con l’obiettivo finale di comprendere a 360 gradi alcuni degli aspetti chiave del funzionamento del sistema nervoso in condizioni fisiologiche e nell’ambito delle sue patologie epidemiologicamente più rilevanti.
l'approccio
Per raggiungere questo obiettivo MNESYS adotta un approccio multi-disciplinare che fa leva su approcci sperimentali complementari che coprono la fenomenologia del sistema nervoso dal molecolare all’organismo in toto, dalle valutazioni cliniche agli approcci farmacologici innovativi e alle tecniche computazionali basate sulla creazione di modelli virtuali dell’individuo i cosiddetti “gemelli digitali” (digital twins). Gli obiettivi fondamentali sono:
> L’individuazione di biomarcatori per la diagnosi precoce e la prognosi delle malattie e la risposta agli interventi di cura
> L’identificazione di bersagli molecolare e cellulari per lo sviluppo di nuovi strumenti farmacologici
> la messa a punto di modelli computazionali (i.e., gemelli digitali) attraverso l’acquisizione e l’integrazione di dati multi-modali.
la matrice tematico-metodologica
Questo approccio è declinato all’interno del progetto attraverso una matrice dove sono rappresentate le tematiche di interesse e le “lenti” metodologiche ed interpretative utilizzate all’interno del progetto.
gli spoke nel dettaglio
MNESYS sarà articolato in sotto-progetti (SPOKES) ciascuno dei quali sarà focalizzato su aspetti specifici dello studio e suddiviso in attività (WORKPACKAGES) specifiche.
Neurosviluppo, cognizione ed interazione sociale
Coordinatore: UNIPR – L. Bonini
Partecipano alle attività: UNIGE, UNITOV, UNIPV, UNIBO, SSSA, UNIVR, UNIFI, UNIBA, UNICZ, UNINA, EBRI, OPBG, HSM
Le attività dello Spoke 1 affronteranno i principali aspetti del neurosviluppo in una prospettiva che copra l’intero corso della vita, dal preconcepimento, all’infanzia, all’età adulta, Questo consentirà di chiarire le basi neurali dello sviluppo cognitivo sia fisiologico che in corso di patologie, includendo anche gli effetti dell’interazione tra sviluppo neurale ed ambiente; si ricercheranno nuovi biomarcatori per il monitoraggio di malattie complesse del sistema nervoso come l’epilessia e l’autismo. Queste ricerche saranno inoltre finalizzate all’identificazione di determinanti chiave della salute mentale, come la cognizione sociale.
La ricerca si svilupperà nelle seguenti attività:
- Meccanismi anatomo-funzionali del neurosviluppo e della cognizione sociale
- Identificazione di nuovi biomarcatori per i disturbi del neurosviluppo
- Meccanismi neurali e molecolari dei disturbi del neurosviluppo e terapie mirate
- Determinanti ambientali e sociali del neurosviluppo, in condizioni di salute e malattia
Plasticità Neuronale e connettività
Coordinatore: UNICAMPANIA – G.Tedeschi
Partecipano alle attività: UNICZ, UNIVR, UNIGE, UNINA, UNIPV, UNITOV, UNIBA, UNIFI, HSM, SYNLAB, FDG, SR, EBRI, ISNB, OPBG, ASG
Le attività dello Spoke 2 saranno dedicate allo studio delle basi fisiologiche della plasticità e della connettività neurale. Questo consentirà di migliorare la comprensione della fisiologia delle cellule nervose e sviluppare nuovi biomarcatori utili al monitoraggio dello sviluppo e della progressione di deficit neurali durante il normale invecchiamento cerebrale e in corso di malattie del sistema nervoso, anche in relazione all’impatto dell’ambiente sulla funzione neurale. Infine si utilizzerà l’intelligenza artificiale e modelli sperimentali avanzati per comprendere meglio le funzioni cerebrali in queste condizioni.
La ricerca si svilupperà nelle seguenti attività:
- Meccanismi molecolari e cellulari della comunicazione e della plasticità neuronale in vitro e in vivo
- Sviluppo di modelli multiscala di funzionalità cerebrale e digital twins cerebrali
- Plasticità neuronale nel cervello normale e nei disturbi neurologici
- Tecnologie integrate per la connettomica cerebrale
Omeostasi neuronale e interazione cervello-ambiente
Coordinatore: UNINA – M. Taglialatela
Partecipano alle attività: UNIGE, UNITOV, UNIBA, UNICZ, UNICAMPANIA, UNIFI, OPBG, HSM, TIGEM, DOMPÈ, ALFASIGMA, TAKIS
Lo Spoke 3 studierà i meccanismi di regolazione che contribuiscono alle risposte omeostatiche fondamentali del cervello per identificare come risposte maladattive inneschino o mantengano gli stati patologici cerebrali. Sulla base delle evidenze ottenute si ricercheranno strumenti neurofarmacologici innovativi per contrastare le risposte dis-omeostatiche alla base di patologie del sistema nervoso, e biomarcatori molecolari in grado di migliorare le possibilità diagnostiche, prognostiche e terapeutiche per le patologie neuropsichiatriche.
La ricerca si svilupperà nelle seguenti attività:
- Risposte adattative e disadattive nel trasporto coordinato di ioni e acqua come bersagli per interventi neurofarmacologici per le malattie cerebrali
- Omeostasi degli organelli nella fisiopatologia cerebrale e interventi molecolari innovativi per correggerne il malfunzionamento
- Marcatori genetici ed epigenetici dei meccanismi di crescita delle cellule neurali e nuove strategie di trattamento per le malattie del cervello
- Interfaccia sensoriale e autonomica per l’interazione cervello-ambiente: strumenti, modelli e interventi neurofarmacologici
Percezione e interazione cervello-corpo
Coordinatore: UNIBO – P. Fattori
Partecipano alle attività: UNITOV, UNINA, UNIFE, UNIVR, UNIFI, UNIGE, UNIPV, OPBG, ISNB, HSM, FDG, SSSA
Lo Spoke 4 svilupperà un approccio integrato per l’identificazione delle basi biologiche e funzionali delle funzioni cerebrali complesse e delle interazioni reciproche tra cervello e corpo. In particolare, si studieranno sia i determinanti di tali condizioni, sia biomarcatori che consentano il monitoraggio della transizione tra fisiologia e patologia. Si svilupperanno approcci computazionali e di intelligenza artificiale per comprendere l’eterogeneità delle condizioni neurologiche e psichiatriche, al fine di favorire l’identificazione di nuovi bersagli farmacologici per approcci di medicina personalizzata.
La ricerca si svilupperà nelle seguenti attività:
- Modelli preclinici per la transizione fisio-patologica
- Biologia dei sistemi usando modelli preclinici e clinici di fenotipi neuro-funzionali per l’identificazione di nuovi biomarcatori multidimensionali
- Reti neurali: neurofisiologia, neurotecnica e imaging cerebrale della percezione, del movimento e delle interazioni cervello-corpo e della variabilità individuale
- Modelli e tecnologie di rete neurale per la comprensione dei processi alla base della percezione, del movimento e dell’interazione cervello-corpo per avere un impatto sulla società
umore e psicosi
Coordinatore: UNIFE – L. Grassi
Partecipano alle attività: UNIGE, UNIPV, UNIVR, UNIBO, UNITOV, UNICAMPANIA, UNIBA, UNIFI, ALFASIGMA
Lo Spoke 5 avrà l’obiettivo di delucidare le basi eziopatogenetiche dei disturbi dell’umore e delle psicosi. Si ricercheranno marcatori biologici dei sottotipi di questi disturbi, al fine di sviluppare nuovi test farmacogenomici e promuovere lo sviluppo di farmaci innovativi o il repurposing di farmaci noti, per ridurre il carico sociale ed individuale di queste malattie. La ricerca si svilupperà nelle seguenti attività:
- Identificazione, sviluppo e nuove vie di somministrazione di farmaci innovativi per i disturbi dell’umore e psicotici
- Modelli cellulari innovativi per i disturbi dell’umore e psicotici
- Ricerca di varianti genetiche come fattori di rischio per i disturbi dell’umore e psicotici
- Imaging cerebrale avanzato per i disturbi dell’umore e psicotici
- Farmacogenetica per la medicina di precisione nei disturbi dell’umore e psicotici
Neurodegenerazione, trauma e ictus
Coordinatore: UNIGE – T.Florio
Partecipano alle attività: UNIPV, UNIVR, UNIFE, UNIBO, UNITOV, UNINA, UNICZ, UNIBA, UNIPR, UNIFI, EBRI, FDG, HSM, IRCCS-SR, ISNB, SYNLAB, TIGEM, OPBG, SSSA, ALFASIGMA, ASG, DOMPE’
Le attività dello Spoke 6 saranno indirizzate alla definizione delle alterazioni neurali alla base della neurodegenerazione che si sviluppa in condizioni patologiche ad alta prevalenza, quali le malattie di Alzheimer e Parkinson, e l’ictus. Inoltre verranno valutati i meccanismi delle alterazioni della funzione cerebrale in seguito a traumi. Queste ricerche faranno luce sui processi molecolari sottostanti queste condizioni patologiche e favoriranno l’identificazione di nuovi biomarcatori diagnostici e bersagli farmacologici che consentiranno di sviluppare nuovi approcci terapeutici, anche in un’ottica di medicina di precisione.
La ricerca si svilupperà nelle seguenti attività:
- Meccanismi molecolari alla base della degenerazione delle cellule neuronali e loro inibizione mediante approcci farmacologici
- Approcci multimodali per il monitoraggio della progressione delle malattie neurodegenerative e definizione di nuove metodologie di riabilitazione
- Neurodegenerazione in corso di ictus
- Approcci di imaging multiparametrico e neurofisiologici per monitorare la neurodegenerazione nel sistema nervoso centrale e periferico
Neuroimmunologia e neuroinfiammazione
Coordinatore: UNIVR- G. Constantin
Partecipano alle attività: UNITOV, UNINA, UNIBA, UNIBO, UNIFI, HSM, SR, OPBG, ISNB, SYNLAB, FDG, DOMPE’, TAKIS
Lo Spoke 7 propone di sviluppare una piattaforma multiomica cellulare e molecolare per studiare i meccanismi immunitari e la neuroinfiammazione nelle malattie del sistema nervoso, e per comprendere le interazioni tra il sistema nervoso e quello immunologico. Queste attività, tramite l’identificazione delle vie molecolari e cellulari alla base delle interazioni tra infiammazione, risposta immunitaria e funzione neurale, consentiranno lo sviluppo di nuovi biomarcatori diagnostici per condizioni neurologiche causate dall’infiammazione e di identificare nuovi bersagli terapeutici per le malattie neuroinfiammatorie.
La ricerca si svilupperà nelle seguenti attività:
- Identificazione di nuovi meccanismi immunitari e infiammatori in modelli cellulari di disturbi del sistema nervoso
- Identificazione di marcatori patogenetici e nuovi bersagli farmacologici in modelli animali di infiammazione del sistema nervoso
- Caratterizzazione immuno-infiammatoria di pazienti con malattie del sistema nervoso e identificazione di nuovi biomarcatori
- Scoperta, sviluppo e definizione delle vie di somministrazione di farmaci contro la neuroinfiammazione
Questa è una versione del sito del progetto provvisoria, creata al solo titolo informativo e di trasparenza del progetto MNESYS finanziato dal MUR con l’Investimento 1.5 (M4C2) del PNRR che che prevede la creazione e il rafforzamento di ecosistemi dell’innovazione su aree di specializzazione tecnologica coerenti con le vocazioni industriali e di ricerca del territorio di riferimento, promuovendo e rafforzando la collaborazione tra il sistema della ricerca, il sistema produttivo e le istituzioni territoriali.
