PNRR e neuroscienze, il caso di Mnesys

Manca ormai meno di un anno alla conclusione di quella che possiamo definire la grande impresa del PNRR. In queste poche righe proviamo a focalizzarci su quale sia l’eredità effettiva del grande lavoro fin qui fatto, con uno sguardo ai temi della ricerca, della sanità, del biotech. La tematica neuroscienze e neurofarmacologia è rappresentata dal Partenariato Esteso Mnesys: vediamo di cosa si tratta.

Neuroscienze nel Pnrr

Come sappiamo la struttura del PNRR è stata pensata e voluta per Missioni con una evidenza di milestone da raggiungere e queste a loro volta sono articolate in “riforme” e obiettivi misurabili con indicatori quali/quantitativi. Le Missioni sembrano essere state pensate in modo verticale ma se riflettiamo vediamo che le Missioni 2, 4 5 e 6 sono per alcuni versi strettamente connesse fra loro. E certamente anche la Missione 1 (Digitalizzazione, innovazione, competitività, cultura e turismo) ha ricadute ampie. Qui approfondiamo il legame fra la Missione 4 (Istruzione e Ricerca) Componente 2 – (Dalla ricerca all’impresa) e la Missione 6 – Salute.

La Missione 4 Componente 2 e la Missione 6 del PNRR italiano sono distinte ma complementari, e infatti si intrecciano in modo strategico per rafforzare il sistema Paese attraverso ricerca, innovazione e salute. Ricordiamo che la Missione 4 Componente 2 si chiama “Dalla Ricerca all’Impresa” ed i suoi obiettivi sono relativi alla promozione della ricerca scientifica e al trasferimento tecnologico; alla creazione di partenariati estesi tra università, centri di ricerca e imprese: al sostegno dell’innovazione in settori chiave come la salute; al finanziamento di Centri Nazionali di R&S, anche in ambito biomedico e sanitario.

La Missione 6 – Salute che ben conosciamo, è focalizzata nel suo complesso su:

• Reti di prossimità e telemedicina (M6C1)
• Innovazione, digitalizzazione e ricerca sanitaria (M6C2)
• Formazione e aggiornamento tecnologico del personale sanitario

Se guardiamo alla relazione fra le due Missioni, possiamo evidenziare tre aree:

• Progetti sanitari innovativi: M4C2 finanzia iniziative di ricerca applicata in ambito sanitario, che poi si traducono in soluzioni implementabili nella Missione 6.
• Centri Nazionali e Partenariati: molte strutture finanziate da M4C2 (come HEAL ITALIA o D3 4 Health) sviluppano tecnologie e terapie che rientrano negli obiettivi di M6C2.
• Trasferimento tecnologico: le innovazioni nate nella Missione 4 vengono adottate nella Missione 6 per migliorare l’assistenza sanitaria e la medicina di precisione.

In sintesi, possiamo affermare che la Missione 4C2 è il motore della ricerca, mentre Missione 6 è il veicolo che porta queste innovazioni ai cittadini. Nella narrativa tradizionale il PNRR viene raccontato “verticalmente” per singola missione mentre, di fatto, fin dal suo disegno, la struttura di milestone e obiettivi sono  come la trama e l’ordito che formano il un tessuto. Nell’ambito della Missione 4 Componente 2 troviamo la realizzazione, fra gli altri, dei c.d. Partenariati estesi. Questi sono partenariati costituitisi per elaborare, presentare e gestire grandi programmi di ricerca a livello nazionale su diverse aree tematiche.[1]

Partenariato esteso Mnesys, gli obiettivi

Tra le varie attività, Mnesys[2] :

• sviluppa ricerca fondamentale nelle neuroscienze e neurofarmacologia
• riunisce 25 partner tra università, enti pubblici e privati, aziende e IRCCS
• si articola in 7 Spoke tematici, tra cui lo Spoke 6 dedicato a neurodegenerazioni, trauma ed eventi cerebrovascolari

Mnesys e la Missione 6 del PNRR (Salute) sono legati da un filo conduttore: la trasformazione della ricerca neuroscientifica in soluzioni cliniche avanzate e biotecnologie per il benessere dei cittadini. Questa Missione si concentra, come ben sappiamo, su: Telemedicina e assistenza territoriale (M6C1); Innovazione e digitalizzazione della sanità (M6C2); Formazione e aggiornamento del personale sanitario.

Se pensiamo ai punti di contatto fra Mnesys e questa Missione, possiamo individuare certamente la ricerca clinica e la medicina di precisione; Mnesys, infatti sviluppa approcci predittivi e personalizzati per patologie neurologiche, in linea con gli obiettivi di M6C2. Altro cardine è il trasferimento tecnologico: le soluzioni sperimentali di Mnesys (come biomarcatori, algoritmi diagnostici, neurofarmaci) possono essere adottate nei percorsi clinici della Missione 6; le attività dello Spoke 6[3] del progetto Mnesys sono direttamente focalizzate su ambiti sanitari critici come Alzheimer, ictus, Parkinson, con potenziali ricadute operative nella sanità pubblica[4].

In sintesi, Mnesys alimenta la Missione 6 con conoscenze e tecnologie avanzate, contribuendo a una sanità più intelligente, predittiva e personalizzata.

Biotecnologie nel progetto Mnesys

Le innovazioni del progetto Mnesys possono avere una ricaduta concreta sulla pratica clinica, soprattutto in ambito neurologico e neurodegenerativo. Pensiamo da esempio nell’ambito sviluppo della ricerca sulle diagnosi, ai biomarcatori personalizzati come le proteine e segnali biologici che anticipano l’insorgenza di malattie come Alzheimer e sclerosi multipla[5] oppure agli organoidi cerebrali che sono dei mini-cervelli creati da cellule staminali che permettono di testare terapie su modelli realistici[6]. Per quanto riguarda le terapie innovative, il progetto sviluppa molecole mirate a bersagli specifici del sistema nervoso, individuando così neurofarmaci di nuova generazione[7] anche con lo sviluppo di molecole mirate a bersagli specifici del sistema nervoso; vi è anche una linea di ricerca per l’utilizzo di nanomateriali per ripristinare connessioni neurali danneggiate, con potenziali applicazioni in Parkinson e ictus.

Nel programma troviamo linee di ricerca sui digital twin, che sono modelli virtuali del cervello, simulano il decorso delle malattie e la risposta ai farmaci, aiutando i medici a personalizzare i trattamenti e, ovviamente sull’intelligenza artificiale con algoritmi predittivi che supportano la diagnosi e la scelta terapeutica, integrando imaging avanzato e dati clinici.

Il programma lavora anche sulla prevenzione e interventi precoci con studi su neonati prematuri che valutano l’effetto di diete lipidiche antiossidanti per prevenire danni cerebrali e sugli screening come la messa a punto di nuovi test psicoattitudinali e risonanze magnetiche che aiutano a individuare disturbi del neurosviluppo prima che si manifestino. Nella sua multiscalarità arriva ad effettuare ricerche su Parkinson e Alzheimer che mirano a ripristinare la capacità di riconoscere e esprimere emozioni, migliorando la comunicazione e il benessere psicologico.

Biomarcatori personalizzati

Sono uno degli strumenti più promettenti sviluppati da MNESYS per rivoluzionare la diagnosi e la cura delle malattie neurologiche. Sono indicatori biologici (proteine, RNA, metaboliti, ecc.) che variano da persona a persona; permettono di identificare precocemente una malattia, anche prima che si manifestino i sintomi; offrono una mappa molecolare individuale, utile per scegliere la terapia più efficace.

Mnesys li sviluppa usando organoidi cerebrali (mini-cervelli in vitro) per testare l’efficacia di farmaci su modelli personalizzati; usa algoritmi di intelligenza artificiale per analizzare dati clinici, genetici e ambientali; studia il liquido cerebrospinale per identificare proteine associate a malattie come la sclerosi multipla, ad esempio.

Come possono incidere sull’evoluzione e la gestione di alcune patologie:

• Alzheimer e Parkinson: i biomarcatori aiutano a distinguere sottotipi della malattia e a monitorare la progressione;
• sclerosi multipla: Mnesys ha identificato due proteine correlate alla fase iniziale della malattia;
• depressione resistente ai farmaci: nuovi marcatori molecolari spiegano perché alcuni pazienti non rispondono agli antidepressivi.

Si definiscono “personalizzati” perché tengono conto di genere, età, stile di vita, microbiota intestinale e altri fattori individuali e consentono una medicina di precisione, dove il trattamento è cucito su misura per il paziente.

Il gemello digitale del cervello

È una replica virtuale multiscala del cervello, costruita con dati clinici, genetici, di imaging e ambientali; simula reti neurali, microcircuiti e attività cerebrale in modo realistico e permette di testare farmaci e interventi su un modello digitale prima di applicarli al paziente reale. I gemelli digitali in Sanità vengono realizzati attraverso la raccolta di dati da risonanza magnetica, EEG, analisi molecolari e comportamentali e l’uso di modelli computazionali avanzati e algoritmi di intelligenza artificiale[8].

Il gemello digitale può anticipare l’insorgenza di malattie come Alzheimer, ictus o epilessia consentendo una diagnosi predittiva: può anche simulare la risposta individuale ai farmaci, evitando trattamenti inefficaci.

Abbiamo esempi di gemelli digitali utilizzati nella pratica clinica di alcuni ospedali e IRCCS italiani, sempre nell’ambito delle sperimentazioni[9]:

Se pensiamo all’integrazione nei percorsi clinici i gemelli digitali possono essere collegati alle cartelle cliniche informatizzate e consentire di simulare l’effetto di un farmaco prima di somministrarlo; prevedere l’evoluzione di una malattia e adattare la cura in tempo reale.

I gemelli digitali possono essere usati anche come strumenti didattici, pensiamo ad esempio alle simulazioni di interventi chirurgici virtuali; all’addestramento su avatar di pazienti per migliorare diagnosi e decisioni terapeutiche; ai laboratori interattivi nei centri di ricerca e IRCCS.

La formazione dei nuovi medici

In sintesi, i medici di oggi e di domani devono essere capaci di integrare tecnologia e umanità per offrire cure sempre più personalizzate e predittive. I team sono sempre più multiprofessionali e multidisciplinari con medici, ingegneri, data scientist e bioinformatici per apprendere l’uso di modelli computazionali e algoritmi predittivi.

La formazione dei medici deve anche avere aspetti etici e legali, come la gestione dei dati sensibili e la responsabilità clinica.

Sullo sfondo vi è però il tema dei neurodiritti,  diritti umani emergenti volti a tutelare la privacy mentale, l’integrità cognitiva e la libertà decisionale in presenza di tecnologie capaci di leggere o manipolare l’attività cerebrale, di cui ci occuperemo in un prossimo intervento.

Note

[1] Con Avviso n. 341 del 15-03-2022 – Partenariati Estesi – il Mur ha pubblicato il bando che ha dato origine alla creazione dei Partenariati estesi sulle tematiche: 1 Intelligenza artificiale: aspetti fondazionali; 2 Scenari energetici del futuro; 2a Energie verdi del futuro 3 Rischi ambientali, naturali e antropici; 4 Scienze e tecnologie quantistiche; 5 Cultura umanistica e patrimonio culturale come laboratori di innovazione e creatività; 6 Diagnostica e terapie innovative nella medicina di precisione; 7 Cybersecurity, nuove tecnologie e tutela dei diritti; 8 conseguenze e sfide dell’invecchiamento; 9 Sostenibilità economico-finanziaria dei sistemi e dei territori; 10 modelli per un’alimentazione sostenibile; 11 Made-in-Italy circolare e sostenibile; 12 Neuroscienze e neurofarmacologia; 13 Malattie infettive emergenti; 14 Telecomunicazioni del futuro

[2] Progetto finanziato dal PNRR (Missione 4, Componente 2 – Investimento 1.3 – Programma Ricerca e Innovazione “PE0000006 MNESYS – A Multiscale integrated approach to the study of the Nervous system in health and disease”, finanziato dal MUR nell’ambito dell’Avviso pubblico n 341/2022 per la presentazione di proposte di intervento per la creazione di “Partenariati estesi alle università, ai centri di ricerca, alle aziende per il finanziamento di progetti di ricerca di base” – nell’ambito del D.L. 77/2021 Piano Nazionale di Ripresa e Resilienza, Missione 4 “Istruzione e ricerca” – Componente 2 “Dalla ricerca all’impresa” – Investimento 1.3, finanziato dall’Unione europea – Next Generation EU – CUP: B33D22001770006 ai sensi del d.l. 31 maggio 2021 n. 77 conv. in L. 29 luglio 2021 n. 108

[3] Il programma è organizzato a matrice in HUB e SPOKE; ci sono 7 linee di ricerca che vengono trattate da sei Spoke in modo trasversale; ogni Spoke ha una Università come leader. Sia gli Spoke che gli affiliati possono lavorare, con i propri gruppi di ricerca, su più linee di ricerca e per più Spoke.

[4] Bando a cascata per Organismi di ricerca – Spoke 6 – PNRR MNESYS | Incentivi

[5] Mnesys: l’Italia guida la sfida europea contro le malattie del cervello con 800 ricercatori – Federazione Nazionale degli Ordini dei Biologi

[6] Mnesys, il progetto che sfida le malattie del cervello – La Mescolanza

[7]

[8] Risonanza magnetica funzionale (fMRI) e strutturale per mappare l’attività e l’anatomia cerebrale; PET e tomografie per visualizzare processi metabolici e molecolari; EEG e MEG per registrare l’attività elettrica del cervello in tempo reale; Sequenziamento del DNA e RNA per identificare varianti genetiche; Studio del liquido cerebrospinale per rilevare biomarcatori; Profilazione del microbiota intestinale, che influisce sul sistema nervoso. Modellistica computazionale con modelli multiscala che simulano neuroni, microcircuiti e reti cerebrali fino all’intero cervello; algoritmi di intelligenza artificiale per integrare dati clinici, ambientali e comportamentali; supercalcolo per elaborare simulazioni complesse e dinamiche

[9] Università di Pisa – Progetto VITAL Fondazione Monasterio (Pisa) nel laboratorio BioCardioLab,