Pubblicato il 19 maggio 2026

Blog Isabel Schultz-Pernice – Organoidi

«Riteniamo che i nostri risultati possano contribuire a una comprensione più approfondita delle patologie associate al virus Mpox, al virus dell’encefalite da zecca e al virus Zika [...]»

Nuove prospettive: gli organoidi nello studio delle infezioni da virus neurotropi

A causa di fattori legati all’essere umano, le emergenze di sanità pubblica causate da agenti patogeni zoonotici sono aumentate in modo significativo negli ultimi decenni. Tra questi agenti patogeni, i virus neurotropi rappresentano una minaccia particolarmente grave per la salute umana. Nonostante la loro rilevanza a livello globale, importanti aspetti del ciclo replicativo virale e delle interazioni ospite-agente patogeno che influenzano l’esito della malattia e la sensibilità al trattamento restano ancora poco compresi.

Per colmare queste lacune conoscitive e contribuire a migliorare la preparazione alle epidemie, la mia tesi ha analizzato aspetti chiave della patogenesi virale del virus del Mpox, del virus dell’encefalite da zecca e del virus Zika, utilizzando organoidi neurali umani, un modello in vitro avanzato del cervello umano. I nostri risultati dimostrano che sistemi in vitro complessi possono fornire informazioni preziose sulle interazioni ospite-agente patogeno su più scale, che vanno dai meccanismi fondamentali dell’infezione all’identificazione di potenziali strategie terapeutiche.

Intervista con la dott.ssa Isabel Schultz-Pernice

• Qual era l’obiettivo della Sua tesi di dottorato?

  Durante la mia tesi, ho cercato di chiarire gli aspetti chiave della neuropatogenesi associata a tre virus: il virus Mpox (precedentemente noto come virus del vaiolo delle scimmie), il virus dell’encefalite da zecca e il virus Zika. Ho studiato questi agenti patogeni a diversi livelli, dai meccanismi fondamentali dell’infezione alla valutazione di strategie antivirali potenzialmente rilevanti dal punto di vista clinico. Per farlo, ho usato organoidi neurali umani, un modello in vitro tridimensionale che riproduce le caratteristiche principali del cervello umano.

• Quali sono i risultati più importanti della Sua tesi di dottorato?

  Nel mio primo progetto abbiamo studiato i meccanismi alla base dell’encefalite da infezione da virus Mpox, una complicanza neurologica rara ma grave. Abbiamo scoperto che il virus Mpox si diffonde direttamente tra i neuroni attraverso gli assoni e i dendriti. Sulla base delle nostre osservazioni, ipotizziamo che il virus dirotti il sistema di trasporto intracellulare della cellula ospite, compromettendone le normali funzioni. Coerentemente con questa ipotesi, i neuroni infetti hanno sviluppato rigonfiamenti sequenziali lungo i neuriti, indicativi di danno neuronale, culminando infine nella morte cellulare. In linea con questi risultati, abbiamo dimostrato che il medicamento antivirale Tecovirimat riduce la diffusione virale ma non previene completamente il danno neuronale.

  Nel mio secondo progetto, mi sono concentrata sul virus dell’encefalite da zecca, un agente patogeno endemico con un’incidenza in costante aumento. Abbiamo scoperto che l’infezione negli organoidi neurali umani riproduce le caratteristiche chiave dell’encefalite da zecca, compresa una marcata morte neuronale. In collaborazione con l’Institute for Infectious Diseases (IFIK) di Berna e il Veterinary Research Institute di Brno (Repubblica Ceca), abbiamo successivamente valutato l’efficacia di quattro composti antivirali contro l’infezione da virus dell’encefalite da zecca. Integrando diversi modelli in vitro ed ex vivo, abbiamo identificato due composti che inibiscono efficacemente la replicazione virale in sistemi fisiologicamente rilevanti.

  Nel mio terzo progetto, abbiamo collaborato con il Centre Hospitalier Universitaire Vaudois (CHUV) per studiare i meccanismi di ingresso cellulare del virus Zika. Abbiamo scoperto che la proteina inibitrice dell’attivatore del plasminogeno‑1 contribuisce alle prime fasi dell’infezione da virus Zika, una scoperta con potenziali implicazioni terapeutiche.

  

  Immunofluorescence image of a sectioned human neural organoid showing its inner organization and major cell populations. Neural progenitor cells (magenta) form hollow ventricle-like structures, which are surrounded by dense layers of neurons (yellow). Cell nuclei are shown in blue. Scale bar, 1 mm.

• TIn che misura questi risultati contribuiranno a far progredire la ricerca?

  Nonostante i notevoli sforzi compiuti nel campo della ricerca, molte malattie causate da virus neurotropi non sono ancora state comprese appieno e le opzioni terapeutiche si limitano spesso alle cure di supporto. Riteniamo che i nostri risultati possano contribuire a una comprensione più approfondita delle patologie associate al virus Mpox, al virus dell’encefalite da zecca e al virus Zika, aprendo la strada allo sviluppo di strategie terapeutiche più efficaci per i pazienti.

• Cosa la rende più orgogliosa di questo lavoro?

  Fin dai miei studi di master, ho sviluppato un particolare interesse per l’uso di modelli in vitro umani complessi e per il loro potenziale nel promuovere una ricerca scientifica conforme al principio delle 3R: sostituzione, riduzione e perfezionamento dell’uso degli animali nella ricerca. Attraverso il mio lavoro, ho contribuito alla comprensione di diverse patologie virali utilizzando una serie di sistemi in vitro, mettendo in evidenza il valore e il potenziale di questi modelli nel far progredire le conoscenze biomediche. Questo è un aspetto del mio lavoro di cui sono particolarmente orgogliosa.

• Cosa Le è piaciuto di più della Sua tesi di dottorato?

  Mi è piaciuto molto acquisire competenze di laboratorio avanzate e ora apprezzo moltissimo l’opportunità di condividere queste conoscenze attraverso l’insegnamento e la supervisione di altri studenti. Dalla coltura di organoidi neurali umani al lavoro con agenti patogeni di livello di biosicurezza 3, questi quattro anni hanno rappresentato un continuo processo di apprendimento, crescita e perfezionamento delle mie competenze tecniche, un’esperienza che ho trovato estremamente gratificante.

  Ho anche apprezzato molto l’opportunità di contribuire a un campo di ricerca così attuale e in rapida evoluzione impiegando metodologie all’avanguardia. In un contesto in cui i focolai di infezioni zoonotiche stanno assumendo un’importanza crescente, approfondire la nostra comprensione mediante sistemi modello umani complessi ha rappresentato una combinazione ideale di due ambiti di ricerca di grande rilevanza e intellettualmente stimolanti.

• Com’è stato il periodo trascorso all’IVI?

  Ho trascorso un periodo meraviglioso all’IVI e ho apprezzato profondamente ogni aspetto di questa esperienza. L’ambiente di lavoro solidale e il team eccezionale di cui ho avuto il privilegio di far parte hanno contribuito in modo determinante a ogni fase del mio percorso di dottorato. In questo periodo ho capito davvero che il lavoro di squadra è una componente essenziale per il successo della ricerca e che il sostegno di colleghi motivanti e affidabili è inestimabile.

  Sono profondamente grata al gruppo straordinario di persone che ho avuto la fortuna di chiamare colleghi in questi anni.

• Quali sono i Suoi piani ora, cosa farà dopo?

  Durante la stesura della mia tesi, ho avuto il privilegio di imparare da molti ricercatori eccezionali che sono stati per me dei veri e propri mentori. Spero di poter trasmettere questa fondamentale esperienza personale ad altri giovani ricercatori all’interno del team.

  Nei prossimi mesi proseguirò le mie attività di insegnamento e ricerca nel «Cell & Infection Biology Lab» del Prof. Dr. Marco Alves, portando avanti i progetti in corso, esplorando nuove direzioni di ricerca e supportando i nuovi membri del laboratorio nello sviluppo delle loro competenze. Sono inoltre entusiasta di continuare e completare il Certificate of Advanced Studies (CAS) in «One Health» presso l’Università di Berna, al quale sono attualmente iscritta.

Pubblicazione

• Monkeypox virus spreads from cell-to-cell and leads to neuronal death in human neural organoids | Nature Communications
• Bemnifosbuvir and remdesivir inhibit tick-borne encephalitis virus infection in complementary in vitro and ex vivo disease models | bioRxiv
• Plasminogen activator inhibitor-1 regulates Zika virus infection | Research Square