L' epilessia farmaco-resistente (DRE - drug-resistant epilepsy) è ancora oggi un importante problema nella pratica clinica neurologica e, di conseguenza, nuove opportunità terapeutiche sarebbero utili per tutti i pazienti che ancora sono classificati in questa categoria. Una delle più promettenti linee di ricerca in questo campo è quella che si concentra sul rapporto tra i mediatori dell' infiammazione e i fenomeni dell' ictogenesi ed epilettogenesi. In questa interazione, le citochine e le chemochine costituiscono un punto chiave, sul quale recenti evidenze hanno aperto interessanti prospettive sia nella ricerca di base che clinica (Noe et al., 2013; Kenney-Jung et al., 2016). Dal punto di vista neurofisiologico suscita particolare interesse la capacità di alcune citochine/chemochine di modulare la trasmissione sinaptica. Il ruolo delle citochine pro-infiammatorie, ed in particolar modo dell' interleuchina-1beta (IL-1beta) in questo processo è stato descritto (Vezzani and Viviani, 2015) ma rimane da chiarire se anche quelle considerate anti-infiammatorie, come l' interleuchina-10 (IL-10), possano invece avere una funzione protettiva.
L' obiettivo principale del presente progetto è quello di valutare l' effetto dell' IL-10 sulla neurotrasmissione mediante lo studio elettrofisiologico del suo effetto sui recettori GABA-A (GABA-ARs) e AMPA (AMPARs). Questi esperimenti verranno svolti grazie alla tecnica del microtrapianto di membrane in oociti di Xenopus usando tessuti cerebrali umani da pazienti con patologie associate ad un' alta prevalenza di DRE. Allo studio elettrofisiologico sarà associata l' analisi delle vie di segnalazione attivate dalla citochina nella DRE, mediante tecniche di next-generation sequencing e pathway analysis.
Gli esperimenti proposti serviranno a caratterizzare il ruolo dell' IL-10 nella modulazione della neurotrasmissione ed a comprenderne i determinanti molecolari, in modo da ottenere risultati facilmente traslabili alla pratica clinica.
L' innovatività del progetto deriva dall' uso di tecniche all' avanguardia e complementari. In particolare:
- Lo studio dei recettori dei neurotrasmettitori con la tecnica del microtrapianto di membrane in oociti di Xenopus (Eusebi et al., 2009) permetterà di studiare dal punto di vista elettrofisiologico diversi tessuti provenienti da pazienti affetti da patologie ad alta prevalenza di epilessia farmaco-resistente (TLE, TSC, FCD, Astrocitoma, DNET). Normalmente, lo studio elettrofisiologico di tessuti scarsamente disponibili come questi risulta estremamente complicato dal fatto che tecniche di registrazione come quella da slices o neuroni isolati richiedono l'uso di "tessuto fresco" imponendo quindi la lavorazione dello stesso entro poche ore dal prelievo. La tecnica del microtrapianto invece permette non solo di lavorare con pochi milligrammi di tessuto, ma anche di utilizzare tessuti congelati. Tutto ciò facilita enormemente questo tipo di studio e lo velocizza, rendendo in poco tempo possibile un' analisi differenziale tra i tessuti studiati.
- La tecnica del next-generation sequencing permette invece lo studio accurato delle vie di segnalazione attivate dall' IL-10 nei diversi tessuti patologici (tabella 1), anche in questo caso permettendo l' analisi di un elevato numero di pazienti in poco tempo. La scelta di questo approccio ha tenuto in considerazione recenti evidenze scientifiche che mostrano come il profilo di espressione delle citochine non sia identico in patologie epilettiche diverse, ma possa avere dei pattern "disease-specific" (de Vries et al., 2016).
Inoltre, le suddette tecniche verranno utilizzate per condurre esperimenti su un aspetto ancora in fase di studio riguardante i meccanismi di base della generazione e propagazione delle crisi epilettiche. Come specificato anche in precedenza (si veda la sezione "Stato dell'arte"), non siamo ancora a conoscenza di tutte le possibili interazioni tra le citochine e la neurotrasmissione che però potrebbero essere sfruttati per la progettazione di nuovi farmaci che mirino a bloccare l' effetto delle citochine pro-epilettogene o incrementare quello delle citochine anti-epilettogene.