Understanding cellular and molecular bases of drug resistance in EPIlepsy: a translational researCh on hUman bRain samplEs and clinical data

L'epilessia è uno dei disturbi neurologici più comuni ed invalidanti, che colpisce più di 6 milioni di pazienti europei e con 300,000 nuovi casi diagnosticati ogni anno. Tutte le terapie anti convulsivanti (ASM) sono scarsamente specifiche e spesso presentano effetti collaterali tra cui disturbi psichiatrici e cognitivi. Un terzo dei pazienti tipicamente sviluppa resistenza ai farmaci durante il decorso della patologia, con un elevato rischio di co-morbilità e mortalità. Queste problematiche enfatizzano la necessità di protocolli personalizzati per prevedere l'efficacia dei farmaci o eventi avversi nonchè la necessità di sviluppare farmaci altamente efficaci che colpiscano specificamente quei neuroni che contribuiscono alla espressione dell'epilessia. Le moderne ASM hanno come bersaglio i meccanismi che controllano l'eccitabilità neuronale o la trasmissione sinaptica, ma la loro efficacia rimane limitata in virtù della complessità della patofisiologia epilettica. Proponiamo un approccio traslazionale multimodale innovativo [Fig.1 allegata] per analizzare le proprietà elettrofisiologiche del tessuto umano acuto e combattere le basi molecolari e cellulare dell'epilessia farmaco-resistente. Basandoci su una collaborazione già operativa e consolidata fra tra clinici e ricercatori di base, il nostro team combinerà procedure cliniche consolidate e la raccolta di dati medici preoperatori con ricerca di base guidata da ipotesi cliniche che promuoveranno scoperte innovative aprendo la strada ad interventi di medicina e terapia personalizzata. Il nostro progetto combina: i) registrazioni di EEG preoperatorio ed ECoG intraoperatorio; ii) registrazioni intracellulari con la tecnica del patch-clamp multiplo; iii) registrazioni con array a multi elettrodo (HD-MEA); iv) un protocollo informatico standardizzato in grado di produrre risultati uniformi e standardizzati delle acquisizioni elettrofisiologiche che fornisca informazioni sulla eziopatologia dell'epilessia farmaco-resistente. - Le registrazioni con la tecnica del patch-clamp consentiranno di analizzare le alterazioni dell'eccitabilità intrinseca neuronale, della trasmissione sinaptica e dei pattern di connettività sinaptica. - Registrazioni con HD-MEA consentiranno di analizzare l'attività della rete con elevata risoluzione spazio-temporale in condizioni di controllo o in presenza di agenti farmacologici. - data preoperatori di EEG ed intraoperatori di ECoG verranno correlati con dati cellulari attraverso un protocollo informatico standardizzato mediante metodi avanzati di elaborazione dei segnali bioelettrici. Questo approccio ambizioso mira ad identificare l'attività anomala di canali ionici, recettori, o pathways di signallign intracellulare che vengono alterati dall'epilessia farmaco-resistente e che non rispondono ai comuni farmaci. Le alterazioni indotte dall'epilessia farmaco-resistente verranno confrontate con le caratteristiche di: a) tessuti cerebrali rimossi da pazienti con epilessie lesionali che rispondono ai farmaci (gangliogliomi, tumori gliali di basso grado); b) tessuti di accesso da tumori non epilettici di pazienti con tumori gliali. I nostri risultati consentiranno un significativo avanzamento della comprensione dei meccanismi cellulari e sinaptici alla base dell'epilessia farmaco-resistente, fornendo a lungo termine uno strumento per la medicina personalizzata nel trattamento dell'epilessia che mira in ultima istanza allo sviluppo di nuove strategie terapeutiche