TEMI DI RICERCA

1. Ricerca nell’ambito della Diagnostica di laboratorio 

L’attività di ricerca viene svolta presso S.C.D.U.  Laboratorio di Ricerche Chimico Cliniche - AOU Maggiore della Carità - NOVARA , in particolare nei settori di alta specializzazione di Biochimica Specialistica, Coagulazione Specialistica & Ematologia Specialistica e di Diagnostica Molecolare. In tali settori viene svolta ricerca applicata, basata sull’osservazione critica dei dati analitici, al fine di ridisegnare e migliorare ogni giorno i criteri con cui si produce il dato analitica, alla base di tutta la diagnostica clinica.

Questo tipo di ricerca richiede alta concentrazione e grande capacità critico_analitica, dal momento che vengono giornalmente prodotti in laboratorio migliaia di dati di pazienti con patologie estremamente eterogenee tra loro, al fine di orientarsi, in questo “mare” di informazioni, verso uno specifico obiettivo. La ricerca applicata di laboratorio che viene svolta è quindi estremamente poliedrica, dinamica ed in divenire, tanto da non consentire di tracciare linee guida di ricerca monotematiche.

Tale ricerca ha segnato e continuerà a segnare la storia della medicina, dal momento che la sua scrupolosa applicazione permette di ridisegnare e migliorare ogni giorno i criteri con cui si produce il dato analitica, alla base di tutta la diagnostica clinica. La ricerca applicata di laboratorio ha inoltre il fondamentale scopo di verificare la trasferibilità, in ambito diagnostico, delle nuove scoperte, adeguatamente formalizzate nella ricerca di base e di valutarne l’impatto economico sul sistema sanitario nazionale. “L’innovazione nasce dalla ricerca di base, cresce nella ricerca applicata e diventa prodotto sociale nella ricerca industriale. Qualunque società avanzata che ignora questo processo e' destinata a scomparire”.

2. Studi sulla patologia cardiovascolare.

La coronaropatia (CAD) e le sue manifestazioni cliniche, incluso l’infarto del miocardio (MI), sono tra le principali cause di morbilità e mortalità nel mondo occidentale. Non tutti i casi clinici sono riconducibili ai tradizionali fattori di rischio (età, sesso, ipertensione, diabete mellito, dislipidemie, fumo, etc).  In particolare nelle forme “premature” di coronaropatie l’unico fattore di rischio evidente è una storia familiare di malattia cardiovascolare, suggerendo la componente genetica come determinante nella genesi della malattia. Recentemente sono stati condotti numerosi studi per l’identificazione dei geni responsabili dell’ereditarietà di tale complessa patologia. Interessanti risultati sono emersi dagli studi GWA (genome-wide association), basati sullo screening del genoma umano per identificare varianti comuni del DNA associate al fenotipo di interesse. Con questa tecnica sono stati individuati diversi SNPs associati alla malattia coronarica, che interessano loci cromosomici diversi dai tradizionali fattori di rischio cardiovascolare. Vengono quindi condotti numerosi studi in questo ambito, con particolare attenzione ai nuovi fattori di rischio genetico cardiovascolari.

3. Studio della funzionalità piastrinica

Le piastrine giocano un ruolo di primo piano nell'emostasi fisiologica ma anche nello sviluppo della trombosi arteriosa (infarto miocardico e ictus). Vengono così condotti numerosi studi in parallelo sulle piastrine, da un lato  per studiare i disordini di funzionalità piastrinica ereditari o acquisiti, dall’altro per monitorare i farmaci antiaggreganti e studiare l’eziologia delle eventuali resistenze terapeutiche.

4. Studi sulle trombofilie.

La trombofilia è una condizione geneticamente determinata o acquisita che predispone allo sviluppo di tromboembolismo venoso e/o arterioso in età giovanile (<50 anni), senza cause apparenti e con la tendenza a recidivare. I difetti genetici che determinano la condizione di trombofilia comprendono:

• deficit di anticoagulanti naturali: antitrombina, proteina S, proteina C
• mutazioni di geni che codificano per fattori della coagulazione: fattore V Leiden, mutazione G20210A del gene della protrombina

Le alterazioni trombofiliche congenite possono essere estremamente rare, come i deficit di antitrombina la cui prevalenza nella popolazione generale è stimata pari al 0,02%, oppure più frequenti come il Fattore V Leiden, riscontrabile in circa il 5% della popolazione generale. I fattori acquisiti che determinano la condizione di trombofilia sono gli anticorpi antifosfolipidi:

• lupus anticoagulant (LAC)
• anticorpi anti-cardiolipina
• anticorpi anti-beta 2 glicoproteina (β2GPI).  Vengono quindi condotti numerosi studi in questo ambito, con particolare attenzione ai fattori di rischio genetico.

5. Studi di farmacogenetica.

Le recenti acquisizioni sull’organizzazione e struttura del genoma umano e l’identificazione di profili genetici individuali coinvolti nella genesi e nell’evoluzione di patologie croniche o neoplastiche, favoriscono l’affermarsi di una medicina sempre più basata sulle caratteristiche peculiari del paziente e quindi su una terapia più mirata all’individuo. In questo contesto si sta progressivamente affermando la farmacogenetica, la scienza che studia i fattori genetici coinvolti nel metabolismo dei farmaci ed i loro effetti su efficacia e tossicità. 

Uno dei grossi problemi che incontrano i clinici è la variabilità individuale nella risposta alla terapia farmacologia: soggetti diversi rispondono in modo diverso allo stesso farmaco somministrato alla stessa dose. Questa variabilità individuale è dovuta a fattori fisiologici, patologici e ambientali. Comunque, nonostante un’attenta selezione della terapia sulla base di questi fattori, non c’è alcuna garanzia che un dato trattamento sarà efficace o ben tollerato in un dato paziente. Oggi è ben noto che una delle cause più importanti delle differenze nella risposta ad un dato farmaco è la variazione genetica degli individui, in particolare nei geni coinvolti nella farmaco-cinetica e nella farmaco-dinamica.

La nostra ricerca in questo ambito è focalizzata in particolare sulla superfamiglia degli enzimi microsomiali del citocromo P450 (CYP450), che comprende diversi isoenzimi e sottogruppi già ben caratterizzati per le loro specificità di substrato e meccanismo d’azione e che è responsabile del metabolismo di quasi la totalità dei farmaci.

CURRENT ISSUES OF RESEARCH

1. Laboratory Diagnostics.

The research activity is carried out at Clinical Chemistry Unit, "Maggiore della Carità" Hospital of Novara, in highly specialized fields of Specialist Biochemistry, Specialist Coagulation, Specialist Hematology and Molecular Diagnostics. In these areas we carry out applied research based on critical observation of analytical data, in order to daily redesign and improve the criteria used to produce analytical data, the basis of all clinical diagnostics.

This type of research requires high concentration and critical analytical ability, since the laboratory produces daily an enormous amount of patient data concerning heterogeneous diseases. In this "sea" of information, the clinical pathologist is an essential guide towards specific diagnosis. Applied laboratory research is extremely versatile, dynamic and evolving, therefore one cannot afford to follow single-issue research guidelines.

Such research has marked and continues to mark the history of medicine, since its scrupulous application allows to redesign and improve each day the criteria used to produce analytical data, the basis of all clinical diagnostics. Applied laboratory research also has the fundamental aim of: verifying the application of new discoveries in diagnosis, that have been formalized in basic research; and of assessing the economic impact on the national health system. "The innovation comes from basic research, it grows by applied research and it becomes social product in industrial research. Any advanced society that ignores this process will disappear. "

2. Cardiovascular disease studies.

Coronary artery disease (CAD) and its clinical manifestations are among the leading causes of morbidity and mortality in the Western world. Not all clinical cases are attributable to traditional risk factors (age, sex, hypertension, diabetes mellitus, dyslipidemia, smoking, etc). Particularly in "premature" forms of coronary artery disease the only clear risk factor is a family history of cardiovascular disease, suggesting the genetic component as a determinant in the genesis of the disease. Recently many studies have been conducted to identify the genes involved in this complex pathology. Interesting results have emerged from GWA (genome-wide association studies), based on the screening of the human genome to identify common DNA variants associated with the phenotype of interest. With this technique several SNPs associated with coronary artery disease have been identified: these SNPs are new compared to traditional cardiovascular risk factors. We conduct several studies in this area, with particular attention to new genetic risk factors for cardiovascular disease.

3. Platelet function studies.

Platelets play a major role in physiological hemostasis but also in the development of arterial thrombosis (myocardial infarction and stroke). We conduct different parallel studies on platelets in order to: (i) study the disorders of hereditary or acquired platelet function; (ii) monitor antiplatelet drugs and (iii) study the etiology of any therapeutic resistance.

4. Thrombophilia studies.

Thrombophilia is a genetically inherited or acquired condition that predisposes to the development of venous thromboembolism and / or arterial at a young age (<50 years), with no apparent cause and with a tendency to relapse. The genetic defects that determine the condition of thrombophilia include:

• Deficiency of natural anticoagulants (antithrombin, protein S, protein C);
• Mutations of genes coding for coagulation factors (factor V Leiden, G20210A mutation of the prothrombin gene).

Congenital thrombophilic abnormalities may be extremely rare, such as antithrombin deficiency whose prevalence in the general population is estimated at 0.02%, or more frequent, such as Factor V Leiden, present in about 5% of the general population.

The factors that determine the condition of acquired thrombophilia are antiphospholipid antibodies:

• Lupus anticoagulant (LAC)
• Anti-cardiolipin antibodies
• Anti-beta 2 glycoprotein antibodies (β2GPI).

We conduct studies in this area, with particular attention to genetic risk factors.

5. Pharmacogenetic studies.

Recent acquisitions on the organization and structure of the human genome and identification of individual genetic profiles involved in the genesis and evolution of chronic or neoplastic diseases, have favored the entroduction of targeted therapy and personalized medicine. In this context, Pharmacogenetics, the study the genetic factors involved in the metabolism of drugs and in their efficacy, is emerging.

One of the major problems in clinical practice is the variability in drug response: different subjects respond differently to the same drug given at the same dose.

This variability is not only in the beneficial effects (drug efficacy), but also in undesirable side effects (adverse drug reactions and toxic reactions). It has been known that the variability in drug response (inter-individual and inter-ethnic) is due to a combination of many factors (physiological, pathological and environmental factors). However, taken into account all the factors listed above, in order to carefully choose the right therapy, today there is no guarantee that a given treatment will be effective and well tolerated by the patient. Thanks to pharmacogenetic studies, we now know that the most important factor in the different response to drugs is the genetic variability of individuals, in particular in genes involved in drug-kinetics and pharmaco-dynamics.

Our research in this area is focused particularly on the superfamily of microsomal cytochrome P450 (CYP450), which includes various isoforms and subgroups already well characterized for their substrate specificity and their mechanism of action. CYP450 is responsible for the metabolism of almost the totality of drugs.