HERA

Sviluppo di un metodo diagnostico innovativo basato sull'RNA di HERVper la diagnosi e prognosi della sepsi

Background e razionale

La sepsi rappresenta una sfida significativa per il Servizio Sanitario Nazionale (SSN) italiano, sia in termini di mortalità che di costi economici. Sebbene non siano disponibili dati aggregati recenti che quantifichino esattamente l'onere finanziario totale della sepsi per il SSN, alcune stime possono essere fatte sulla base dei costi medi per paziente e del numero di casi registrati.

Uno studio ha evidenziato che il costo medio di ospedalizzazione per un paziente con sepsi è di 21.571,88 euro, significativamente superiore (+86%) rispetto a un paziente senza sepsi (11.590,84 euro). Questo aumento è attribuibile a una degenza più prolungata in terapia intensiva (+163%), non compensata da una riduzione della permanenza in reparti ordinari.

Nel 2020, l'Italia ha registrato 70.000 decessi attribuibili alla sepsi, equivalenti a circa 200 morti al giorno. Considerando un tasso di mortalità della sepsi che può variare tra il 25% e il 40%, si può stimare che il numero totale di casi di sepsi sia compreso tra 175.000 e 280.000 all'anno.

Moltiplicando il costo medio per paziente (21.571,88 euro) per il numero stimato di casi annuali, si ottiene un costo totale che varia tra 3,8 miliardi e 6 miliardi di euro all'anno per il SSN, e questo soltanto per i costi diretti che includono le spese ospedaliere, i trattamenti medici e la terapia farmacologica.

I costi indiretti sono meno evidenti ma altrettanto significativi, e sono associati alla perdita di produttività economica dovuta a malattia, disabilità o morte prematura. Nel contesto della sepsi, questi costi possono derivare da:

• Perdita di giornate lavorative: I pazienti affetti da sepsi spesso necessitano di lunghe degenze ospedaliere e periodi di recupero, durante i quali non possono lavorare.
• Invalidità temporanea o permanente: Le complicanze della sepsi possono portare a disabilità che limitano o impediscono il ritorno al lavoro.
• Mortalità prematura: La sepsi ha un tasso di mortalità elevato, e la perdita di individui in età lavorativa rappresenta una riduzione della forza lavoro e contribuisce a una diminuzione della produttività economica.

In generale è chiaro che la sepsi comporta un onere economico e sanitario rilevante in Italia. Interventi mirati alla prevenzione, diagnosi precoce e gestione efficace sono essenziali per ridurre sia la mortalità che i costi associati a questa condizione.

L’attuale diagnostica della sepsi, basata su biomarcatori convenzionali come PCT, IL-6 e lattato, presenta diverse limitazioni, tra cui ritardi diagnostici, scarsa specificità e difficoltà nella stratificazione del rischio.

La soluzione proposta, un test diagnostico innovativo basato sull'analisi dell’RNA di HERV associato a un algoritmo di Intelligenza Artificiale (IA), introduce un approccio rivoluzionario e altamente innovativo per la diagnosi precoce e la gestione della sepsi.

 Obiettivi dello studio (tecnologici e industriali)

I principali obiettivi tecnologici del progetto HERA sono i seguenti:

1) Sviluppare un sistema di analisi quantitativa e qualitativa capace di rilevare i livelli di espressione di HERV (specificamente HERV-W e HERV-K) nel plasma o nei leucociti del paziente, attraverso metodi basati su RT-qPCR (Reverse Transcription Quantitative PCR) per il rilevamento dell’RNA di HERV, al fine di ottenere una diagnosi precoce della sepsi basata sulla riattivazione degli HERV, con risultati entro 1-2 ore dal prelievo.

2) Integrare i dati di espressione di HERV con altri biomarcatori standard della sepsi (PCT, IL-6, PCR, lattato) per creare un modello predittivo al fine di ottenere la possibilità di personalizzare le terapie in base al rischio di progressione della sepsi verso shock settico o immunosoppressione.

I principali obiettivi industriali del progetto HERA sono i seguenti:

1) Avanzare lo sviluppo della metodica diagnostica/prognostica attraverso l’identificazione di materiali e componenti ottimali per garantire stabilità, sensibilità e costi contenuti.

2) Sviluppare un protocollo standardizzato per garantire riproducibilità dell’analisi e il suo test su piccola scala.

3) Dimostrare l’efficacia del test in contesti rilevanti.

 Lo studio

Il progetto si propone di realizzare un metodo diagnostico e prognostico innovativo basato sulla rilevazione degli HERV nei pazienti con sepsi.

Il progetto HERA si articola in tre fasi sequenziali, ciascuna delle quali risponde a un preciso obiettivo tecnico-scientifico e concorre al raggiungimento del TRL 6, ovvero alla dimostrazione della tecnologia in un ambiente clinico rilevante.

La prima fase del progetto è dedicata alla raccolta sistematica di campioni biologici provenienti da pazienti con sospetta sepsi, reclutati presso le strutture sanitarie coinvolte. La raccolta potrà avvenire sia su base prospettica sia mediante l'utilizzo di librerie retrospettive. Una volta acquisiti i campioni, si procederà con un’analisi trascrittomica ad alta risoluzione, finalizzata a identificare le sequenze di RNA dei retrovirus endogeni HERVW e HERV-K che mostrano una correlazione significativa con la presenza e la gravità della sepsi. In parallelo, i dati trascrittomici saranno integrati con biomarcatori infiammatori standard (come PCT, IL-6, TNF-α) e con parametri clinici, al fine di costruire un primo modello diagnostico molecolare. Il risultato atteso di questa fase è l’identificazione di un pannello di trascritti HERV rilevanti e la definizione di un profilo molecolare associato alla sepsi, utile alla successiva messa a punto del test.

Sulla base delle evidenze ottenute nella fase 1, si procederà alla progettazione e ottimizzazione di un protocollo diagnostico molecolare basato su RT-qPCR, in grado di rilevare in modo specifico e sensibile i trascritti HERV selezionati. Verranno condotti test analitici approfonditi per valutare la ripetibilità, la riproducibilità, il limite di rilevazione (LOD) e la stabilità del metodo. L’obiettivo è ottenere un protocollo operativo robusto, standardizzabile e pronto all’uso clinico, corredato da un primo kit sperimentale contenente i reagenti ottimizzati. Questa fase è cruciale per garantire la trasferibilità della metodica e la futura certificabilità del dispositivo diagnostico.

La fase conclusiva prevede la dimostrazione dell’efficacia del test in un contesto clinico reale, attraverso l'applicazione del protocollo RT-qPCR a una coorte indipendente di pazienti, diversa da quella utilizzata nella fase esplorativa. I campioni analizzati saranno provenienti da pazienti ricoverati in reparti di terapia intensiva o di pronto soccorso, in modo da riflettere le condizioni di utilizzo previste. I risultati ottenuti saranno confrontati con i dati clinici e laboratoristici per validare la sensibilità, specificità e utilità prognostica del test. Inoltre, saranno raccolte evidenze sulle condizioni operative ottimali, sulla logistica di campionamento e sulla compatibilità con i flussi diagnostici ospedalieri.

Collaboratori e strutture coinvolte nel progetto

• Dott. Omar Simonetti - SC (UCO) Malattie Infettive -ASUGI
• Dott.ssa Valentina Gerussi - SC (UCO) Malattie Infettive - ASUGI
• Dott. Sandro Centonze - SC Richerca e Innovazione Clinico-Assistenziale - ASUGI
• Dott.ssa Ludovica Segat - SC (UCO) Igiene e Medicina Preventiva - ASUGI
• Dott.ssa Gaia Massimilana Novati - SC Richerca e Innovazione Clinico-Assistenziale - ASUGI
• Prof.ssa Nicole Grandi - Dip. Virologia Molecolare - Università degli Studi di Cagliari

Finanziamento

Lo studio è stato finanziato dalla Regione Friuli Venezia Giulia mediante la concessione di contributi messi a disposizione dalla L.R. 22/2022, articolo 7, commi 56, 57 e 60 - Sostegno a progetti di validazione di idee e tecnologie innovative che prevedano il raggiungimento di un TRL 6, 7 o 8