Gennaio 2019

COMPETENZE DISTINTIVE E VANTAGGI COMPETITIVI DELLA BIOMEDICINA IN SARDEGNA

Le particolari caratteristiche della popolazione sarda, frutto della sua insularità e della sua antica e complessa storia demografica, offrono una serie di vantaggi strategici nella pianificazione di progetti e attività future in specifiche aree biomediche. Uno di questi vantaggi è legato alla stessa struttura genetica della popolazione sarda che fornisce una eccellente rappresentazione della variabilità genetica europea e, al tempo stesso, si caratterizza per la presenza di varianti nella sequenza del DNA (varianti genetiche) molto frequenti nell’isola ma assenti o molto rare altrove che possono semplificare lo studio di alcune malattie con base genetica.

In particolare, la ricerca genetica su un gran numero di patologie autoimmuni e infiammatorie che in Sardegna presentano incidenze tra le più alte a livello mondiale, trova nell’isola condizioni particolarmente favorevoli che si esprime –come dimostrano ripetute pubblicazioni sulle più prestigiose riviste specializzate – ai massimi livelli internazionali.

La ricerca in campo genetico, a partire da quella sulle patologie autoimmuni, genera un importante paradigma applicabile a vasti territori della medicina, sia in campo diagnostico che, sempre più e prevedibilmente in maniera fortemente crescente, in campo terapeutico.

In aggiunta a questo vantaggio competitivo, la Regione Sardegna dispone anche di una infrastruttura sanitaria ospedaliera proiettata verso i più alti standard internazionali (es. prescrizione medica già informatizzata, anagrafica unica dei pazienti, rete dei laboratori unificata, etc.) e con una vocazione verso la totale digitalizzazione dei processi in area “Healthcare”, effetto di moltissimi investimenti nella digitalizzazione dei servizi sanitari che la pone oggi tra le Regioni più all’avanguardia in questo campo.

I progetti in corso o già realizzati (SISAR, FSE, Ricetta dematerializzata, Rete dei laboratori, ANAGS) costituiscono un punto di partenza ed una base preziosa per lo sviluppo di un progetto nell’area della biomedicina, che non può fare a meno di processi sanitari digitalizzati, evidenziando ed amplificando per i cittadini l’importanza degli investimenti effettuati dalla RAS nel campo della sanità digitale.

Presso l’Azienda Ospedaliera Brotzu in Cagliari è anche attivo un reparto per la sperimentazione clinica a supporto dello sviluppo di nuovi farmaci e agenti diagnostici. In questa Azienda Ospedaliera e in qualche altro grande ospedale dell’isola viene collettivamente esaminata ogni anno, in ricovero ordinario e per esami di vario genere per esterni, una parte considerevole dell’intera popolazione sarda. Questo consente di centralizzare la raccolta di dati e campioni e creare le basi per l’esecuzione di studi cross-sezionali e longitudinali unici al mondo.

Questa singolarità “ambientale” dell’isola, l’eccellenza della sua ricerca in ambito genetico –forte del paradigma di cui sopra- e la modernità della sua infrastruttura sanitaria ospedaliera pongono basi solide e di forte potenzialità per un intervento a vasto raggio che promuova importanti ricadute scientifiche, cliniche e tecnologiche da applicarsi a innumerevoli aree della medicina e della salute.

VISIONE STRATEGICA E FINALITA’

La proposta del Progetto Biopiattaforma Sardegna, che viene avanzata dalla Associazione The Sardinian Project, sottende la visione di una Sardegna moderna, basata socialmente ed economicamente sulle proprie caratteristiche naturali e sulle sue risorse locali, ma che sommi a queste un’“economia della conoscenza” da terzo millennio, che coniughi l’innovazione con il portato della storia, delle eccellenze, delle potenzialità, e dei vantaggi competitivi dell’Isola anche nel campo del sapere.

In questo contesto il Progetto intende rafforzare, in una prospettiva di medio-lungo termine, il livello di eccellenza della ricerca, della pratica clinica e dell’infrastruttura ospedaliera regionali, promuovendone nel contempo le ricadute scientifiche e tecnologiche sul sistema economico, sanitario e sociale regionale.

OBIETTIVI

Principale obiettivo del progetto è quello della creazione di una “Biopiattaforma Sardegna”, cioè di un sistema integrato di ricerca scientifica, ricerca e pratica clinica, processi di digitalizzazione e di gestione strategica dei dati clinici e nuove tecnologie ospedaliere.

La Biopiattaforma Sardegna, operando come sistema integrato e interconnesso e quindi con vantaggi di scala e di approccio multidisciplinare, rappresenterà un innovativo fattore di generazione di ricadute tra le quali:

• il rafforzamento della filiera della ricerca in campo genomico ed il suo allungamento alla diagnosi e cura di un ampio spettro di patologie complesse
• lo sviluppo delle attività di sperimentazione clinica e di ricerca farmacologica, promuovendo la localizzazione nel territorio sardo di centri di ricerca farmaceutica di imprese del settore e l’attrazione di investitori e finanziamenti dedicati allo sviluppo terapeutico.
• la creazione di biobanche all’interno dell’ospedale Brotzu e dei grandi ospedali sardi.
• la contaminazione della ricerca e delle applicazioni in ambito genetico e, in generale biomedico, con le potenzialità insite nelle biobanche e nel grande calcolo rappresentato dai sistemi di Big Data, già parte della cultura scientifica e elemento di forte potenzialità dell’isola
• lo sviluppo e l’applicazione di nuovi prodotti/servizi/tecnologie, attraendo imprese, nuovi investimenti e finanziamenti esterni nell’ambito dei settori della salute, dell’automazione dei sistemi medici ed ospedalieri
• in generale, l’ammodernamento “in continuum” del sistema sanitario sardo, anche con forme di decentralizzazione come valore aggiunto dell’assistenza clinica.
• la messa a punto di un modello organizzativo, giuridico e bioetico che consenta di fornire ai cittadini vantaggi per la prevenzione, diagnosi precoce, e cura delle malattie e al tempo stesso garantisca il pieno rispetto della privacy.

LA PIATTAFORMA BIOMEDICINA SARDEGNA

La Biopiattaforma Sardegna intende quindi mettere a sistema e valorizzare competenze, professionalità, infrastrutture, progetti che attengono principalmente alle seguenti quattro componenti: genetica, generazione di nuovi farmaci, biobanche e Big Data, automazione per la salute.

LA RICERCA GENETICA

La ricerca scientifica in ambito genetico trova in Sardegna espressione ai massimi livelli internazionali; in particolare l’Istituto di Ricerca Genetica e Biomedica (IRGB) del Consiglio Nazionale delle Ricerche, localizzato a Monserrato e diretto da 10 anni dal prof. Francesco Cucca, e precedentemente dal prof. Antonio Cao, rappresenta un’eccellenza dell’isola nell’ambito delle attività di ricerca internazionali su malattie con una componente genetico-ereditaria, come le malattie ematologiche e autoimmuni.

Un punto di forza di queste ricerche consiste proprio nella popolazione oggetto dello studio, visto che i sardi mostrano una delle più alte frequenze al mondo di alcune malattie autoimmuni come il diabete di tipo 1 e la sclerosi multipla e rappresentano una popolazione ideale per gli studi di genetica.

Questa caratteristica è legata alla storia evoluzionistica di questa popolazione che è altamente rappresentativa della variabilità genetica rilevata nell’insieme degli altri popoli Europei: questo spiega come i risultati delle ricerche abbiano una valenza più generale per il resto dell’Europa e dell’umanità: in questo caso, capire come la genetica regoli il funzionamento e malfunzionamento dell’organismo avvicina allo sviluppo di terapie nuove e più efficaci per il trattamento di patologie autoimmuni.

L’obiettivo finale delle strategie scientifiche dell’IRGB è quello di creare, attraverso una migliore conoscenza delle loro cause, le condizioni per la loro prevenzione e cura; da questo punto di vista, i risultati di tali ricerche consentono di identificare nuovi “bersagli” terapeutici, non sono rappresentati dai geni ma dai prodotti proteici dei geni.

La raccolta di casistiche quantitativamente e qualitativamente rilevanti, frutto di un’attenta valutazione preliminare del potere statistico, è un aspetto fondamentale per il successo delle ricerche dell’IRGB.

Inoltre, tutte le linee di ricerca seguite vengono selezionate in base alle caratteristiche della popolazione Sarda (e al vantaggio strategico che ne può derivare) e alla potenziale rilevanza e originalità dei risultati in un ambito internazionale.

LA GENERAZIONE DI NUOVI FARMACI

La genetica umana sta sempre più rivelando la sua importanza nei programmi di scoperta dei farmaci, soprattutto per la potenzialità nell’identificare i nessi di causalità tra malattie complesse e fenotipo “intermedi” (ovvero situazioni misurabili che controllano un punto chiave lungo la catena di eventi molecolari che portano alla malattia).

La opportunità di sviluppare nuovi farmaci in Sardegna, trova il suo fondamento nell’enorme mole di dati generati dalla ricerca di base genetica nell’isola negli ultimi anni e nella elaborazione di un approccio metodologico per il loro sviluppo in senso terapeutico.

Questi dati consentono infatti con un livello di accuratezza senza precedenti di identificare bersagli terapeutici, di selezionare composti in grado di modularli e di sviluppare di saggi in vitro in grado di testarne l’efficacia semplificando il processo di sviluppo di nuovi farmaci per malattie multifattoriali, quali le malattie autoimmuni e condizioni complesse emergenti quali l’invecchiamento, ma anche di individuare un utilizzo più appropriato di molecole farmacologiche già in uso.

Recentemente l’IRGB sardo ha sviluppato un approccio sistematico, basato sull’identificazione di perfette coincidenze tra varianti genetiche in grado di influenzare il rischio di malattie e varianti genetiche in grado di influenzare variabili quantitative (associazioni coincidenti) per l’identificazione di nuovi bersagli terapeutici a partire da dati genetici.

Tale approccio ha trovato i primi riscontri nello studio di malattie complesse di tipo autoimmune identificando associazioni coincidenti tra il rischio di particolari malattie come la sclerosi multipla, il diabete di tipo 1, il lupus sistemico, l’artrite reumatoide e la malattia cronica infiammatoria dell’intestino e i livelli di specifiche cellule e molecole immuni nel sangue. Una caratteristica centrale del modello di medicina traslazionale proposto è che la genetica rivela, attraverso le informazioni scritte nel DNA, perturbazioni biologiche misurabili che sono causalmente correlate con le malattie. Questi “esperimenti della natura” forniscono quindi indizi fondamentali sui meccanismi e punti chiave del processo alla base delle malattie che possono essere modulati terapeuticamente. Tali risultati hanno una chiara potenzialità in ambito farmaceutico come suggerito anche da numerosi editoriali dedicati su riviste scientifiche di primaria importanza.

Questo approccio pone le condizioni perché la ricerca clinica sarda possa non solo generare nuovi bersagli terapeutici, ma anche sviluppare tutta la catena di risultati e expertise che portano dalla ricerca scientifica alla sperimentazione clinica in vivo, sperimentazioni che potranno essere realizzate nei reparti isolani dove già di fa sperimentazione e, in particolare ma non solo, presso il Trial Office dell’ospedale Brotzu (e la struttura collegata dell’Ospedale Microcitemico).

Questo consentirebbe, tra l’altro, un interessante e inesplorato campo di azione per l’industria del farmaco, che potrebbe essere attirata in Sardegna dove sviluppare le proprie ricerche.

BIOBANCHE, BIG DATA E TECNOLOGIE DI AUTOMAZIONE

I big data in campo medico scientifico possono realmente contribuire a creare una “farmacologia di precisione” capace di integrare enormi moli di dati provenienti da diversi strumenti e favorite dall’’IoT (Internet of Things) che con la sua miriade di dispositivi connessi è in grado di produrre una moltitudine di dati biometrici che in associazione alla ricerca scientifica possono dare risposte concrete alle esigenze dei pazienti.

Le potenzialità tecnologiche, che supportano lo spostamento del baricentro della creazione dei dati di salute di un individuo dalle strutture ospedaliere verso sistemi personali e distribuiti, sono anch’essi fattori abilitanti di grande importanza verso i modelli di cura che si stanno delineando per far fronte ad una crescita della spesa sanitaria verso livelli non più sostenibili.

Oltre ad essere uno strumento potente a supporto del cosiddetto patient empowerment e della medicina personalizzata, le potenzialità tecnologiche legate alla digitalizzazione rendono possibile e più semplice da ottenere senza intervento umano l’estensione della tipologia e della quantità di informazioni di contesto rilevabili nei percorsi di cura, che possono andare per esempio da elementi aggiuntivi sul processo e sugli attori coinvolti a specifiche caratteristiche dei dispositivi mediante i quali sono rilevate.

La sfida di comprendere e rispondere ai bisogni reali di un mondo così complesso, per realizzare soluzioni in grado di gestire l’intero percorso clinico di un individuo, non è limitata a fattori puramente tecnologici ma deve comprendere soggetti appartenenti al mondo della ricerca, nel campo dell’applicazione delle tecnologie computazionali al campo medico e relative agli aspetti etici, sociali e legali della ricerca biomedica e della pratica clinica.

Tale visione trova nella Sardegna un contesto idoneo allo sviluppo di un ecosistema in cui il sistema salute, la ricerca clinica avanzata e le moderne tecnologie convivano in simbiosi continua come in un organismo; questo anche grazie agli investimenti effettuati negli ultimi venti anni che hanno affermato competenze nell’ambito della ricerca genetica, della gestione automatizzata ed informatizzata dei processi sanitari e del super-calcolo.

Già oggi in Sardegna, soprattutto grazie allo studio SardiNIA/ProgeNIA, circa 6500 volontari, provenienti dalla popolazione generale di 4 paesi dell’Ogliastra, vengono esaminati in modo approfondito da personale medico ogni circa tre anni, a partire dal 2001.

Lo studio e la raccolta longitudinale di dati e campioni biologici, ha delucidato il controllo genetico di centinaia di variabili quantitative di interesse biomedico rilevanti per lo stato di salute e l’invecchiamento: esso costituisce pertanto un patrimonio conoscitivo e una storia clinica abbastanza unici e un potenziale ulteriore vantaggio competitivo della ricerca sarda.

La grande sfida consiste ora nell’utilizzare approcci simili, su una scala molto più ampia, in contesti clinicamente pertinenti direttamente collegati con i grandi ospedali dell’isola, ma non solo.

A questo fine l’attuazione della Biopiattaforma Sardegna potrebbe, non solo generare specifici prodotti di potenziale sviluppo applicativo, quali un elenco di bersagli terapeutici essenziali per la produzione di farmaci di nuova generazione e una serie di saggi in vitro su cui testarli, ma anche specifici prodotti di sviluppo industriale quali la stessa piattaforma di automazione e tracciabilità dei processi che si potrà creare.

Tale piattaforma innovativa prevede la raccolta e l’immagazzinamento di dati clinici e laboratoristici e il reclutamento controllato e tracciato di campioni biologici, presso alcuni ospedali sardi e nazionali, per creare un database con un’enorme mole di dati medici correlabili con i profili genomici individuali.

Essenziale per il raggiungimento di tali obiettivi sarà la generazione di dati e campioni di elevata qualità grazie all’automazione dei processi di laboratorio e alla realizzazione di biobanche, direttamente collegate.

2. CONFIGURAZIONE DELLA PIATTAFORMA

Presupposto essenziale per la realizzazione della Piattaforma è che l’istituzione Regione ne condivida e agevoli la genesi, soprattutto svolgendo un ruolo di facilitazione che impegni e renda coprotagonista la parte del sistema sanitario (ospedali, laboratori, unità di sperimentazione, ecc.) indispensabile per l’attuazione dell’iniziativa.

Caratteristica fondamentale della Piattaforma Biomedicina Sardegna sarà quella di costituire un sistema che integra e valorizza tutte le componenti della filiera biomedica che, partendo dalla ricerca scientifica, incontrano la ricerca e la sperimentazione clinica, la diagnosi e la cura delle patologie in termini di clinica e, più in generale, di assistenza ai pazienti, generano casistiche ed enormi moli di dati clinici, si incrociano con la medicina digitale e quindi con nuove tecnologie ospedaliere e di automazione e tracciabilità.

La Piattaforma, senza creare inutili sovrastrutture, sarà governata da un insieme di regole e protocolli – dettati dall’Autorità Regionale- che definirà e strutturerà il sistema di relazioni tra i diversi soggetti coinvolti, prevedendo per ognuno precisi input ed output cosicchè si venga a creare una catena di eventi scientifici-clinici-computazionali e tecnologici che, nel loro insieme, costituiranno un unicum di innovazione e sinergia al servizio di cittadini, istituzioni, imprese interessate ad investire.

La realizzazione della Piattaforma sottende un disegno strategico di innovazione nel campo della biomedicina che renda i suoi attori – ospedali, centri di ricerca, imprese – parte di un sistema che abbia una visione comune, progetti condivisi, collegamenti operativi, sinergie e obiettivi comuni.

La Biopiattaforma quindi luogo di condivisione e di azione comune che, partendo dalla ricerca scientifica integri mano a mano gli altri elementi così da venire a configurarsi come:

• un luogo di conoscenze condivise che trovi alimento nelle diverse esperienze e competenze dei partecipanti e, a sua volta, generi impulsi di innovazione
• uno o più luoghi fisici che ospitino le iniziative ed i soggetti di riferimento della piattaforma diversi dalle strutture ospedaliere (es. il parco tecnologico) ed i nuovi soggetti che saranno attratti dal progetto
• una avanzata infrastruttura strumentale condivisa e aperta, nella quale possano convergere ed operare i diversi soggetti
• una biobanca comune ed un deposito di dati clinici utilizzabili nel rispetto delle normative etiche e di privacy internazionali
• un insieme di servizi comuni e di servizi puntuali incardinati sull’intero processo della traslazione dalla provetta al letto del paziente, passando per le fasi di sperimentazione clinica.

I POSSIBILI PROTAGONISTI

CNR – Istituto di Ricerca Genetica e Biomedica

L’Istituto di Ricerca Genetica e Biomedica (IRGB), diretto dal prof. Francesco Cucca, ha sede legale a Monserrato (Cagliari) e da esso dipendono le tre sedi secondarie, localizzate a Sassari, Lanusei e Milano e laboratori strategicamente localizzati presso il Parco Tecnologico Sardegna Ricerche a Pula. L’interesse dell’IRGB è prevalentemente rivolto alla dissezione genetica di malattie multifattoriali complesse. E’ stata per questo creata un’estesa infrastruttura tecnologica-scientifica in grado di supportare le ricerche effettuate dall’Istituto qui sotto brevemente descritte:

1. Studio di tratti quantitativi, attraverso la caratterizzazione genetica con nuovi array ad altissima densità e la definizione fenotipica, di migliaia di variabili quantitative di interesse biomedico e immuno-relate in una coorte di 7,000 volontari dell’Ogliastra (studio longitudinale ProgeNIA/SardiNIA).
2. Dissezione genetica di malattie complesse con particolare riferimento alle patologie autoimmuni.
3. Sequenziamento dell’intero genoma in 4,500 sardi. I dati di sequenza sono stati utilizzati per la creazione di un pannello di referenza utili alla generalizzazione dei dati di sequenza a casistica più ampie in individui genotipizzati, attraverso approcci di imputazione statistica.
4. Sequenziamento di 600 trascrittomi in individui già sequenziati per l’intero genoma.

INPECO

Il Gruppo Inpeco è la più grande realtà globale nell’ambito dell’automazione di laboratorio clinico-diagnostico con oltre 25 anni di esperienza, più di 500 collaboratori ed oltre 1500 sistemi di automazione installati nei 5 continenti. Ha la sua sede principale in Canton Ticino, Svizzera, ove risiedono la Direzione, le Vendite, il Conceptual Design, lo sviluppo software, il Servizio Clienti e la direzione della Ricerca e Sviluppo.La produzione, il testing ed alcune attività di sviluppo e distribuzione sono divise su varie sedi in Italia tra Val della Torre (TO), Pula (CA) e Villafranca di Verona.

Il gruppo ha poi due sedi per il supporto dei propri Clienti nell’area nord-europea e nord-americana rispettivamente a Bruxelles (B) e Jersey City (NJ, USA).

La sede di Pula si è occupata, dal 2010, dello sviluppo delle soluzioni di tracciabilità del Gruppo e durante questo periodo ha accumulato esperienza nella gestione del paziente, complementando le storiche competenze del Gruppo in ambito di gestione campioni e dati.

Da questa esperienza sono nate ProTube e le soluzioni per il trasporto tracciabile dei campioni: entrambe sono state sperimentate e messe a punto presso, ed in collaborazione con, le strutture sanitarie locali ed in particolare l’Azienda Ospedaliera Brotzu.

Nel 2016 presso la sede di Pula viene fondata Inpeco TPM srl: startup tecnologica con l’obiettivo di sviluppare soluzioni per garantire al paziente la disponibilità, la veridicità e la fruibilità dei propri dati clinici.

CRS4 – CENTRO DI RICERCA E STUDI SUPERIORI IN SARDEGNA (www.crs4.it)

Il Centro di Ricerca, Sviluppo e Studi Superiori in Sardegna (CRS4) S.r.l. Uninominale è una Società a responsabilità limitata a socio unico, soggetta all’attività di coordinamento dell’agenzia regionale Sardegna Ricerche che promuove lo studio, lo sviluppo e l’applicazione di soluzioni innovative a problemi provenienti da sistemi naturali, sociali e industriali. L’organizzazione delle attività del centro rispecchia un approccio integrato e multidisciplinare, con una forte attenzione ai bisogni reali del territorio e allo sviluppo socio-economico. Le attività sono organizzate in 6 settori strategici: Bioscienze, Data-intensive Computing (DiC), High-Performance Computing and Networks (HPCN), HPC per Energia e Ambiente (HPCEA), Società dell’Informazione e Visual Computing. Le attività di ricerca sono inoltre supportate da servizi amministrativi e di business development (comunicazione istituzionale e valorizzazione dei risultati della ricerca).

In sintesi, il settore DiC studia i problemi legati all’estrazione di informazioni significative da grandi moli di dati, sviluppando soluzioni computazionali scalabili e interoperabili. Le applicazioni di interesse spaziano dalla raccolta e analisi distribuita di ampi dataset provenienti da processi clinici e industriali, alla tracciabilità in studi relativi alla biologia e alla salute. Le attività di ricerca e sviluppo del settore Bioscienze hanno invece come obiettivo principale l’utilizzo di queste tecnologie nello sviluppo di piattaforme tecnologiche integrate per l’acquisizione, il processing e la modellazione di grandi moli di dati di rilevanza biomedicale. Questa attività è a supporto della piattaforma di sequenziamento del CRS4, che ha avuto nel 2016 una capacità produttiva di 10 TBase/mese ed è direttamente collegata alle risorse computazionali del centro. Tale sinergia, unica in Italia, consente al CRS4 di eseguire progetti di sequenziamento su larga scala, dalla produzione del dato all’analisi. Il settore HPCN progetta, realizza e gestisce le piattaforme di erogazione dei servizi di calcolo ad alte prestazioni (HPC) e le tecnologie dell’informazione e della comunicazione (ICT), fornendo un supporto infrastrutturale trasversale agli altri settori del centro e della comunità da esso servita, all’interno e all’esterno del Parco Tecnologico.

SISTEMA OSPEDALIERO – AREA CLINICA

Come già affermato, il sistema ospedaliero sardo appare proiettato verso i più alti standard internazionali (es. prescrizione medica già informatizzata, anagrafica unica dei pazienti, rete dei laboratori unificata, etc.) e con una vocazione verso la totale digitalizzazione dei processi in area “Healthcare”.

Esso ha pertanto tutte le potenzialità per giocare un ruolo decisivo nella creazione e sviluppo della Piattaforma, ad iniziare dal complesso Ospedale Brotzu (che comprende Microcitemico ed Oncologico) – Azienda Ospedaliera Universitaria, che potrebbero essere i primi attuatori.