Sviluppo di un test prognostico sulla base del profilo immunitario dei pazienti con Coronavirus Disease 19 (COVID-19) ospedalizzati
Background
La sindrome respiratoria acuta grave SARS-CoV-2 si è diffusa in tutto il mondo, riportando da un tasso di mortalità del 3-10%, che aumenta significativamente nei pazienti che necessitano di supporto ventilatorio. La diffusione del virus ha sottolineato la difficoltà e i forti limiti in termini di sostenibilità dei sistemi sanitari nella gestione dei pazienti ospedalizzati. La malattia da Coronavirus è una patologia fortemente correlata alla secrezione di citochine, le quali possono essere considerate una delle maggiori cause di Acute Respiratory Distress Syndrome (ARDS). La comunità scientifica, che già poneva grande attenzione al tema dello studio e comprensione dei meccanismi di attivazione e di azione del sistema immunitario, con l’avvento della pandemia COVID-19 si è concentrata sempre più sullo studio dei meccanismi che portano alla IRS a cui certi pazienti sono soggetti per ottenere informazioni prognostiche che permettessero la gestione ottimale dei pazienti.
Il Progetto
Nel presente progetto Cellply, PMI innovativa che sviluppa strumenti analitici per la caratterizzazione della funzionalità di cellule immunitarie e tumorali, ha sviluppato un test altamente innovativo per prevedere la prognosi di pazienti COVID-19 subito dopo il ricovero e guidare i medici nella gestione ottimale del percorso di cura.
Il progetto ha permesso di identificare nei profili immunitari dei pazienti un possibile fattore predittivo che può permettere di determinare precocemente i pazienti che non svilupperanno IRS.
L’approccio proposto consiste di due tipi di analisi: il primo è un test sierologico in grado di quantificare simultaneamente la concentrazione di 4 citochine (IL-6, IL-8, IL-10, IFN-γ) presenti nel siero umano. La seconda analisi, altamente innovativa, è un test cellulare che sfrutta la capacità del sistema Cellply di misurare contemporaneamente l’immunofenotipo e lo stato di attivazione di singole cellule immunitarie e la capacità di tali cellule di secernere le 4 citochine di interesse. Le cellule immunitarie valutate per studiare il profilo immunologico dei pazienti COVID-19 sono linfociti T (CD3+) e monociti/macrofagi (CD14+/CD64+).
Info
- Cellply
- DIMEC, Università di Bologna – U.O. Malattie infettive
- IRST, Meldola
La Piattaforma Cellply
Il test viene eseguito sulla piattaforma di analisi Cellply, già sviluppata per applicazioni nel contesto immuno-oncologico, mediante uno strumento di analisi completamente automatizzato e un dispositivo microfluidico brevettato in grado di valutare la produzione di citochine da parte di singole cellule all’interno di migliaia di microstrutture dove vengono realizzate co-colture con microsfere in grado di catturare le citochine prodotte, caratterizzando nel contempo l’immunofenotipo della cellula secretrice. Le immagini in microscopia a fluorescenza raccolte dallo strumento durante il test vengono elaborate tramite tecniche di intelligenza artificiale per determinare le citochine prodotte. Per ciascuna tipologia di saggio è stato sviluppato uno specifico kit monouso contenente il dispositivo microfluidico e i reagenti per eseguire il test in completa automazione.
Risultati
Sono stati installati due strumenti presso il Policlinico Sant’Orsola che permettono di eseguire 30 test sierologici/giorno o 15 test cellulari/giorno.
Nell’ambito di uno studio clinico sono stati arruolati 99 pazienti affetti da COVID-19 ospedalizzati, eseguendo 246 test sierologici e 157 test cellulari. Dai risultati delle analisi effettuate sui campioni raccolti all’ingresso dei pazienti in ospedale è emersa una correlazione tra il profilo immunitario dei pazienti e lo sviluppo di IRS (36/99, 36%). Il test ha una area sotto la curva (AUC) pari a 0.818 (95% 0.69-0.94). Impostando una sensitività prossima al 100% tale da garantire che tutti i pazienti che sviluppano IRS siano identificati come soggetti a rischio, il test permette di identificare correttamente circa il 50% di pazienti che non sviluppano IRS. Tale approccio, se eseguito all’accesso del paziente al pronto soccorso, potrebbe consentire di informare i medici entro 24-36 ore sulla prognosi e di limitare l’ospedalizzazione ai soli soggetti positivi al test, arrivando a ridurre di circa il 30% il numero di pazienti effettivamente ospedalizzati.
Impatto
In un’ipotesi di ulteriori ondate di contagi, l’impiego di tale test può essere uno strumento per ridurre il sovraccarico del sistema sanitario, indirizzando una frazione dei pazienti all’assistenza domiciliare.
In aggiunta al beneficio per il sistema sanitario, il progetto ha reso disponibile presso il Policlinico Sant’Orsola una tecnologia altamente innovativa per lo studio e la caratterizzazione del sistema immunitario che potrebbe risultare utile sia per contrastare emergenze sanitarie future nel campo delle malattie infettive che per supportare attività di ricerca clinica nell’ambito dell’immunologia presso la Regione Emilia-Romagna.
