Un ostacolo significativo nello sviluppo e nell’applicazione di terapie basate su RNA e nella terapia genica è rappresentato dalla carenza di tecnologie che consentano di modificare l’espressione di proteine in maniera mirata in un’area dell’organismo. Lo Spoke 8 intende raccogliere tale sfida e sviluppare nuove strategie di veicolazione che consentano al vettore di superare le barriere biologiche e di trasportare il cargo terapeutico al target farmacologico garantendo un profilo di tossicità adeguato. Lo Spoke 8 include oltre 100 partecipanti appartenenti a 10 istituzioni italiane con una consolidata esperienza nelle tecnologie di delivery dei farmaci. La collaborazione si estende a cinque aziende farmaceutiche nell’intento di promuovere una partnership strategica e colmare il divario tra ricerca di base e traslazione nella pratica clinica.
Obiettivo principale dello Spoke 8 è proporre nuove piattaforme per la veicolazione di RNA e terapia genica in grado di accelerare la trasformazione dei concetti terapeutici proposti dagli Spoke verticali in prodotti farmaceutici. Per perseguire tale obiettivo, è cruciale l’avanzamento delle conoscenze nell’ambito delle nanotecnologie farmaceutiche con particolare riguardo allo sviluppo di materiali funzionali innovativi per il delivery di precisione, di nuove tecnologie per la loro produzione e di modelli per la valutazione biologica.
La stretta collaborazione con i partner industriali garantirà l’applicabilità e la conformità normativa delle piattaforme di delivery proposte, favorendo la traslazione nell’uomo.
Il programma di ricerca dello Spoke 8 è suddiviso in tre Work Package (WP), ciascuno con specifici cluster di attività coordinate da esperti del settore.
Il focus principale del WP 8.1 è creare un’ampia libreria di piattaforme avanzate di delivery di tipo non virale e virale. Le attività di ricerca prevedono lo sviluppo di nanoparticelle lipidiche e polimeriche innovative, di vettori virali ingegnerizzati e di vescicole di diversa origine che consentano il delivery di RNA o il gene editing in specifiche aree dell’organismo. Tra le strategie proposte, si prevede anche l’impiego della tecnologia dei microaghi per il delivery di mRNA.
La preparazione in laboratorio delle nanopiattaforme mediante procedure potenzialmente scalabili sarà accompagnata dalla definizione degli Attributi Critici di Qualità (CQAs) come dimensione, polidispersità, forma e carica che influenzano significativamente la farmacocinetica, la biodistribuzione tissutale, l’assorbimento cellulare e l’efficienza di trasfezione. Le nanopiattaforme conformi ai protocolli di controllo qualità potranno proseguire il percorso di caratterizzazione biologica avanzata mediante studi in GLP. I nanoprototipi sviluppati saranno impiegati per valutare il potenziale di nuovi candidati terapeutici sviluppati dagli Spoke verticali 1-5 e tradurli in prodotti farmaceutici.
WP 8.2 si incentra sullo sviluppo di modelli biologici complessi (2D/3D, organoidi umani, organ-on-chip, modelli in embrione, zebrafish) che ricapitolano la complessità della malattia, con particolare riferimento ai tumori solidi, e che consentano di ridurre l’uso di animali utili per valutare la farmacocinetica, l’efficienza di delivery ed il profilo di tossicità dei sistemi sviluppati. In tale contesto s’inquadra l’integrazione delle scienze omiche per valutare l’effetto delle nanopiattaforme di delivery in un contesto biologico e dell’imaging per studiarne il destino cellulare. Tale strategia mira a ottimizzare e selezionare i nanoprototipi più promettenti sviluppati nel progetto e ad accelerare gli studi preclinici in collaborazione con lo Spoke 9.
WP 8.3 ha come obiettivo lo studio di tecnologie di processo che consentano di produrre prototipi farmaceutici in linea con gli standard di qualità previsti per i farmaci sperimentali già dalle primissime fasi di sviluppo in laboratorio. Questo comporta l’implementazione di tecnologie scalabili di produzione di nanocarrier come microfluidica e fluidi supercritici, nonché la transizione da piccoli lotti su scala di laboratorio a grandi volumi industriali prevedendo anche la selezione di eccipienti per la realizzazione del prodotto finale. La produzione di nanopiattaforme in condizioni GMP-like garantisce anche la progressione di prototipi robusti nei successivi studi preclinici in GLP. Le attività includono anche la valutazione della compatibilità formulazione-contenitore e l’ottenimento di un prodotto finale in polvere a garanzia di una maggiore stabilità nel tempo. Sono in fase di sviluppo soluzioni specifiche di Intelligenza Artificiale (IA) per elaborare i risultati acquisiti sui prototipi sviluppati e strumenti per il monitoraggio del flusso di campioni tra i diversi laboratori.
Lo Spoke 8 sta ampliando le infrastrutture di ricerca per soddisfare le esigenze del suo ambizioso programma di ricerca. L’implementazione di una piattaforma tecnologica dedicata alle scienze omiche che consenta di comprendere in maniera approfondita le interazioni con l’ambiente biologico, rappresenta un aspetto chiave per sviluppare nanocarrier finalizzati al delivery di precisione, di progettare in maniera razionale la modifica delle loro proprietà, di prevedere le interazioni con la biofase e la tossicità, nonché personalizzare i trattamenti in base alle risposte individuali. La piattaforma include anche un’infrastruttura per valutare l’efficienza di rilascio in modelli biologici avanzati.
La piattaforma ad Alta efficienza per lo Screening di Formulazioni intende accelerare la fase di selezione di nanocarrier in grado di determinare la massima efficienza di trasfezione e la minima tossicità valutando in parallelo librerie di formulazioni e relativi parametri biologici in colture cellulari. La piattaforma include sistemi di manipolazione dei liquidi automatizzati che garantiscono una miscelazione precisa dei componenti dei nanocarrier e la loro combinazione in condizioni controllate, integrati con strumentazioni analitiche per la caratterizzazione ad alta efficienza. Tale strategia permette di generare rapidamente ampie librerie di nanoparticelle e di identificare le correlazioni tra parametri formulativi, caratteristiche chimico-fisiche e comportamento biologico dei nanocarrier consentendo la selezione razionale dei sistemi più promettenti.
Infine, lo Spoke 8 sta creando un Laboratorio per la fabbricazione di Nanoprototipi, progettato per produrre formulazioni farmaceutiche da destinare a studi preclinici in GLP. L’area è dotata di ambienti di Classe A, B e C per la produzione di prodotti sterili secondo i criteri delle attuali linee guida per le Buone Pratiche di Fabbricazione (cGMP) e attrezzature scalabili a livello industriale. L’area non classificata è dedicata alla valutazione degli Attributi Critici di Qualità (CQAs) dei nanoprototipi attraverso procedure validate.
Spoke 2. Esosomi per la veicolazione di RNA nei tumori solidi.
Spoke 3. Liposomi cationici contenenti lipidici oligocationici non peptidici per il rilascio di siRNA in malattie neurodegenerative.
Spoke 4. Nanoparticelle lipidiche per il rilascio di RNA al sistema muscoloscheletrico, nanoparticelle inorganiche per il rilascio di siRNA al miocardio, esosomi per la veicolazione di siRNA nella nefropatia diabetica, vescicole per il rilascio di miRNA nella fibrosi epatica, profilazione del metaboloma di nanoliposomi per il trattamento di malattie cardiovascolari.
Spoke 5. Nanopiattaforme biomimetiche nel trattamento del Diabete di Tipo 1 ed in patologie polmonari.
Spoke 6. Nanoparticelle a doppio target per il rilascio di miRNA nel cancro al seno, piattaforme di nanoimaging cellulare per la selezione e l’ottimizzazione delle tecnologie di delivery di RNA.
Spoke 9. Valutazione della biodistribuzione, efficacia e tossicità di nanoprototipi selezionati per studi in GLP.