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Data documento:11-08-2017

A small drop of blood for an ocean of information
Una piccola goccia di sangue per un mare di informazioni

Patient response to treatment — especially personalised medicine — can be very difficult to predict.
La risposta del paziente al trattamento – specialmente per la medicina personalizzata – può essere molto difficile da prevedere.

To overcome this issue, the CHEMOS project has been advancing a new method for screening thousands of single-cell drug responses from small blood samples.
Per superare questo problema, il progetto CHEMOS ha sviluppato un nuovo metodo per lo screening di migliaia di risposte delle singole cellule ai farmaci provenienti da piccoli campioni di sangue.

The new method, called pharmacoscopy, combines automated microscopy and single-cell image analysis to provide over 20 million cells worth of data.
Il nuovo metodo, chiamato farmacoscopia, combina la microscopia automatizzata e l’analisi dell’immagine della singola cellula per fornire dati pari a oltre 20 milioni di cellule.

Thanks to the I-FIVE project, which ran from 2010 to 2015, it had successfully been used to screen for novel anti-viral or immune modulating drugs.
Grazie al progetto I-FIVE, che si è svolto dal 2010 al 2015, essa è stata usata con successo per selezionare nuovi farmaci antivirali o immunomodulanti.

The project team had also demonstrated that the approach could help haema-oncologists to make therapeutic decisions in a concrete clinical setting using primary myelofibrosis and lymphoma as test diseases.
Il team del progetto ha inoltre dimostrato che l’approccio potrebbe aiutare gli ematoncologi a prendere delle decisioni terapeutiche in un concreto ambiente clinico utilizzando mielofibrosi primaria e linfoma come malattie di prova.

With CHEMOS (Chemical Haematology: breaking resistance of haematological malignancies through personalised drug trials), Prof. Dr. Giulio Superti-Furga and his team aimed to bring their screening method closer to market:
Con CHEMOS (Chemical Haematology: breaking resistance of haematological malignancies through personalised drug trials), il prof.dott.Giulio Superti-Furga e il suo team puntavano a far avvicinare il loro metodo di selezione al mercato:

the project looks to obtain clinical data through retrospective trials and use results to attract potential investors.
il progetto cerca di ottenere dati clinici mediante esperimenti retrospettivi e di usare i risultati per attirare potenziali investitori.

Prof. Superti-Furga agreed to discuss the project results ahead of its completion in September.
Il prof.Superti-Furga ha accettato di discutere i risultati del progetto prima della sua conclusione a settembre.

>>> How would you explain the fact that personalised medicine for blood cancer has so far failed to deliver on its promises?
Come spiegherebbe il fatto che la medicina personalizzata per il cancro del sangue non sia finora riuscita a mantenere le sue promesse?

For the most part, personalised medicine for both blood and solid cancers relies on functional screening technology that focuses on the average characteristics of response to drugs.
Per la maggior parte, la medicina personalizzata, sia per il cancro del sangue che per i cancri solidi, dipende dalla tecnologia dello screening funzionale che si concentra sulle caratteristiche medie della risposta ai farmaci.

This generalisation does not discriminate against target effects — whereas we believe that such discrimination is very important in predicting patient response.
Questa generalizzazione non fa una distinzione tra gli effetti bersaglio, mentre noi riteniamo che una tale differenziazione sia molto importante per prevedere la risposta del paziente.

Besides, prior functional assays have measured early- or late-stage cytotoxicity using readouts such as global ATP levels, which have not provided robust enough responses to be used routinely within a clinical setting.
Inoltre, precedenti esami funzionali hanno misurato la citotossicità nelle fasi iniziali e avanzate usando informazioni come ad esempio i livelli globali di ATP, che non hanno fornito delle risposte sufficientemente consistenti da essere usati regolarmente all’interno di un ambiente clinico.

On top of that, these assays require a lot of material to get above detection limit thresholds, and assays such as automated flow cytometry pose the additional problem that they require a hands-on component.
Per giunta, questi esami hanno bisogno che molto materiale superi i limiti di rilevamento, e gli esami come ad esempio la citometria a flusso automatizzata presentano l’ulteriore problema di richiedere un componente pratico.

Of course, these functional assays have paved the way for our research.
Naturalmente, questi esami funzionali hanno aperto la strada per la nostra ricerca.

But work on these approaches focused on patient stratification, ex vivo response profiling, drug discovery and mechanism of action elucidation:
Ma il lavoro su questi approcci si è concentrato su stratificazione dei pazienti, analisi delle risposte ex vivo, scoperta di farmaci e delucidazione del meccanismo di azione:

they have yet to become clinical routine.
essi devono ancora diventare una pratica clinica quotidiana.

Another issue lies in the fact that genetics — which really has shown the path towards personalised treatment of solid tumours — may prove more difficult to apply to haematological malignancies due to the diversity of clonal evolution during cancer progression and treatment.
Un’altra questione è rappresentata dal fatto che la genetica – che ha davvero mostrato la strada verso il trattamento personalizzato dei tumori solidi – si potrebbe dimostrare difficile da applicare alle malignità ematologiche a causa della diversità nell’evoluzione clonale durante progressione e trattamento del cancro.

We find that our work combines very well with genetics, be it focused genetics and or more global genetic approaches, and should lead to mechanistic insights and new targetable pathways.
Riteniamo che il nostro lavoro si combini molto bene con la genetica, sia che si tratti di genetica focalizzata che di approcci genetici più globali, e dovrebbe portare a intuizioni meccanicistiche e nuove vie bersaglio.

How does your new screening method provide a solution to these problems?
In che modo il vostro nuovo metodo di screening fornisce una soluzione a questi problemi?

We believe that discrimination of drugs’ effect on healthy versus cancer cells — an idea that is lost upon averaging a read-out in prior assays — is key to predicting response.
Crediamo che la differenziazione dell’effetto del farmaco sulle cellule sane rispetto a quello sulle cellule del cancro – un’idea che si perde nei precedenti esami facendo una media delle informazioni – sia la chiave per prevedere la risposta.

Therefore, in our programme, we use high-content microscopy to determine — at single-cell resolution — the effects of drugs on each individual cell.
Pertanto, nel nostro programma, utilizziamo la microscopia ad alto contenuto per determinare – a una risoluzione di singola cellula – gli effetti dei farmaci su ogni singola cellula.

In most cases, these effects imply cell death, as determined by nuclear disintegration of each cell measured in microscopy images.
Nella maggior parte dei casi, questi effetti implicano la morte della cellula, come determinato dalla disgregazione nucleare di ciascuna cellula misurata nelle immagini microscopiche.

The cancer cell phenotypes can be separated from the healthy cell phenotypes using fluorescent antibodies against diagnostic markers, just like a pathologist would do it.
I fenotipi della cellula del cancro possono essere separati da quelli della cellula sana usando anticorpi fluorescenti in confronto a marcatori diagnostici, proprio come farebbe un patologo.

By performing this assay at single-cell resolution and on a large-scale, automated manner, each cell becomes an assay.
Effettuando questo esame a una risoluzione di singola cellula e su larga scala, in maniera automatizzata, ogni cellula diventa un saggio.

This enables us to gather a differential cell response and to track precisely the drugs that kill cancer cells while leaving all other healthy cell material viable.
Questo ci consente di raccogliere una risposta differenziata delle cellule e di individuare con precisione i farmaci che uccidono le cellule del cancro lasciando allo stesso tempo vitale tutto il rimanente materiale cellulare sano.

We can do this over thousands of cells per drug, and hundreds of thousands of drugs per patient sample.
Possiamo fare questo su migliaia di cellule per farmaco, e centinaia di migliaia di farmaci per campione prelevato da un paziente.

This all results in very robust measurements with dramatic statistical power, gathered with little human intervention, as the setup can be fully automated and the need for material is minimal.
Tutto questo porta a delle misurazioni molto consistenti con una marcata forza statistica, raccolte con un minimo intervento umano, visto che l’apparato può essere completamente automatizzato e il bisogno di materiale è minimo.

The images are also unique in that they provide a treasure-trove of data for us to dig into.
Anche le immagini sono uniche, dal momento che ci forniscono un tesoro di dati dove scavare.

How do you proceed exactly?
Come procedete esattamente?

Each well, part of a 384-well screening plate, is coated with a drug.
Ogni pozzetto, parte di una tavola di screening con 384 pozzetti, è ricoperto con un farmaco.

Patient cells are put into each plate, and we create a monolayer of the cells which we view under an automated confocal microscope.
Le cellule del paziente sono messe in ciascuna piastra, e creiamo un singolo strato di cellule che osserviamo con un microscopio confocale automatico.

This results in about 2 000 images per 384-well plate, and a total of 20 million cells worth of data.
Questo porta a circa 2 000 immagini per tavola da 384 pozzetti, e a un totale di dati pari a 20 milioni di cellule.

These images are then placed into an image analysis pipeline that extracts features of interest.
Queste immagini vengono poi messe all’interno di una procedura per l’analisi delle immagini che estrae le caratteristiche rilevanti.

What would you say makes the project outcomes so innovative?
Che cosa ritiene renda i risultati del progetto così innovativi?

We found a solution where a 384-well plate doesn’t imply 384 tests, but a single one that contains the data from approximately 20 million cells.
Abbiamo trovato una soluzione dove una piastra da 384 pozzetti non implica 384 test, ma un test singolo che contiene i dati provenienti da approssimativamente 20 milioni di cellule.

This is really the basis, we think, of a ‘big data’ era for medicine, and we may just be scratching the surface of what data is contained in these images, and what part of that data can be translated.
Riteniamo che questa sia davvero la base di un’era dei “megadati” per la medicina, e forse noi stiamo solo esaminando superficialmente i dati contenuti in queste immagini, e la parte dei dati che può essere tradotta.

This is a major finding.
Questa è una scoperta importante.

From a more conceptual point of view, we found that some 10?% of commonly used therapeutics bear the property for modulating the immune system.
Da un punto di vista più concettuale, abbiamo scoperto che circa il 10 % delle terapie comunemente utilizzate hanno la capacità di modulare il sistema immunitario.

Which diseases could be targeted by this method? How so?
Quali malattie potrebbero essere messe nel mirino da questo metodo? In che modo?

We have focused on haematological malignancies because of the ease at which samples can be extracted from patients during routine visits (much of the sample we get is left over from routine pathology).
Ci siamo concentrati sulle malignità ematologiche a causa della facilità con cui i campioni possono essere estratti dai pazienti durante le visite di routine (gran parte del campione che riceviamo avanza dopo la patologia di routine).

We have also started to look at other types of diseases, such as autoinflammatory diseases, starting with rheumatoid arthritis, albeit for other types of personalised medicine programmes. Abbiamo inoltre iniziato a osservare altri tipi di malattie, come ad esempio quelle auto infiammatorie, iniziando con l’artrite reumatoide, anche se per altri tipi di programmi di medicina personalizzata.

What has been the feedback from potential investors so far?
Quale è stato finora il feedback dai potenziali investitori?

Feedback has been very positive from both business and strategic investors, as well as government-backed programmes here in Austria.
Il feedback è stato molto positivo sia dalle aziende che dagli investitori strategici, oltre che da programmi sostenuti dal governo qui in Austria.

How do you plan to get CHEMOS results to the market?
Come pensate di portare i risultati di CHEMOS sul mercato?

We have founded a company, Allcyte, here in Vienna that will focus on bringing this technology to market.
Abbiamo fondato un’azienda, Allcyte, qui a Vienna che si concentrerà sul portare questa tecnologia sul mercato.

CHEMOS
CHEMOS

Funded under H2020-ERC
Finanziato nell’ambito di H2020-ERC

CORDIS project page
Pagina del progetto su CORDIS

Source: Interview from research *eu results magazine n 65 p.11-12
Fonte: Intervista su research*eu rivista dei risultati n. 65 pagg. 11-12