Amal Fahmi - Organoidi

Studiare l’impatto delle infezioni virali sulla placenta e sul cervello fetale utilizzando modelli ex vivo e organoidi 3D

Per le donne incinte e i loro feti le infezioni virali contratte durante la gravidanza aumentano il rischio di complicazioni, aggravando i sintomi indotti dal virus, aumentando i tassi di aborto spontaneo e provocando potenziali danni allo sviluppo del feto, in particolare del cervello. Agendo come una barriera essenziale durante la gravidanza, la placenta svolge una serie di ruoli cruciali, tra cui l'apporto di nutrienti, lo scambio di gas e la regolazione immunitaria locale. Tuttavia, la sua funzione protettiva può essere compromessa quando le infezioni virali causano una viremia nelle donne incinte. In questi casi, il virus, presente nel sangue, può attraversare la barriera placentare, mettendo potenzialmente a rischio il feto e, come menzionato più sopra, portare a disturbi, per esempio dello sviluppo del cervello. Per capire i processi coinvolti occorrono modelli umani in vitro che riproducano fedelmente le infezioni virali nel tessuto placentare e cerebrale del feto. Nel nostro caso, abbiamo impiegato modelli sofisticati come gli espianti di placenta umana e gli organoidi cerebrali per studiare le infezioni da SARS-CoV-2, virus del Nilo occidentale (WNV) e virus Zika (ZIKV), i quali ci hanno permesso di analizzare il tropismo cellulare, la propagazione virale e la caratterizzazione delle risposte dell’ospite all’infezione.

Intervista con la dottoressa Amal Fahmi

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Qual era l’obiettivo della Sua tesi?

La mia tesi si è concentrata su due obiettivi principali. In primo luogo abbiamo cercato di fornire tempestivamente informazioni sui possibili rischi per la gravidanza dovuti alla pandemia di COVID-19. Nello specifico, abbiamo analizzato se il SARS-CoV-2 è in grado di colpire il tessuto placentare umano e qui diffondersi, compromettendo potenzialmente lo sviluppo fetale. A tale scopo, abbiamo definito e caratterizzato un nuovo modello ex vivo della placenta umana e valutato la sua sensibilità al virus.

In secondo luogo abbiamo studiato i possibili effetti negativi del virus del Nilo occidentale (WNV) e, in particolare, paragonato l’infezione causata da questo virus durante lo sviluppo cerebrale con quella provocata da un virus simile e ampiamente studiato, ossia il virus Zika (ZIKV). In questo caso abbiamo elaborato e ottimizzato un modello in vitro in 3D del cervello umano fetale basato su organoidi cerebrali derivati da cellule staminali pluripotenti.

Quali sono i risultati più importanti della Sua tesi?

Abbiamo dimostrato che il SARS-CoV-2 può infettare la placenta umana e che il tasso di replicazione dipende in larga misura dall’espressione di ACE2, il principale ricettore cellulare utilizzato dal SARS-CoV-2 per infettare le cellule. In altri termini, il ruolo di ACE2 è fondamentale nella suscettibilità della placenta all’infezione virale. Abbiamo dimostrato che l’espressione di ACE2 è diversa per ogni placenta e quindi, potenzialmente, per ogni gravidanza.

Le nostre ricerche hanno anche dimostrato che il WNV presenta caratteristiche di infezione placentare ed effetti negativi sullo sviluppo celebrale simili a quelli dello ZIKV. Abbiamo dimostrato inequivocabilmente che il WNV può infettare la placenta e potenzialmente compromettere lo sviluppo del cervello fetale umano.

In che modo i Suoi risultati contribuiranno al progresso della ricerca?

Abbiamo sviluppato efficacemente un modello ex vivo della placenta umana, creando una piattaforma, che permetterà di studiare in dettaglio l’interazione di vari virus con questo tessuto vitale. Come dimostrato per SARS-CoV-2 e il suo recettore ACE2, questi modelli permettono di studiare i meccanismi specifici utilizzati dai virus per infettare la placenta, usando i recettori espressi sulle cellule placentari. Abbiamo inoltre dimostrato l’utilità degli organoidi cerebrali come modello per studiare gli effetti nocivi dell’infezione da WNV su varie cellule del cervello. Questi modelli potrebbero essere impiegati per valutare l’efficacia di vari trattamenti antivirali e determinare quali potrebbero minimizzare gli effetti negativi provocati dall’infezione sullo sviluppo cerebrale negli esseri umani.

Tenendo conto del lavoro svolto, di che cosa va più fiera?

Innanzitutto, svolgere la tesi durante la pandemia di COVID-19 è stato difficile ma anche gratificante. Dato che la salute delle donne in gravidanza è al centro delle questioni di salute pubblica, ho dovuto lavorare rapidamente per rispondere a domande fondamentali sulla biologia del SARS-CoV-2 nel tessuto placentare. Era essenziale pubblicare i risultati il più rapidamente possibile per aiutare le donne in gravidanza a prendere decisioni informate in merito al vaccino anti-COVID-19. In secondo luogo, mi sono occupata di questioni fondamentali legate alla biologia del WNV nel tessuto placentare e in quello cerebrale dell’essere umano ricorrendo a modelli in vitro all’avanguardia mai utilizzati prima in questo ambito. Illustrare il potenziale impatto del WNV durante la gravidanza è stato una sfida, data anche la mancanza di ricerche pregresse, ma ho considerato tutto ciò come un’opportunità unica per contribuire a un settore della ricerca importante ma trascurato.

Che cosa ha apprezzato maggiormente durante la realizzazione della Sua tesi?

Per la tesi ho esplorato i limiti degli attuali approcci alla ricerca e proposto strategie volte a superare queste sfide. Lavorando con modelli complessi e rilevanti a livello fisiologico ho contribuito a migliorare la comprensione della patogenesi virale durante la gravidanza.

Come giudica gli anni in cui ha lavorato per l’IVI?

All’IVI ho trascorso un periodo meraviglioso. Tutte le persone sono sempre state accoglienti, mi hanno fatto sentire al sicuro e benvenuta. Le discussioni e gli scambi sono stati piacevoli e proficui. Ci tengo anche a ringraziare il gruppo Alves, del quale ho avuto la fortuna far parte e che, grazie al sostegno quotidiano e al bel clima di lavoro, ha contribuito notevolmente a farmi crescere.

Quali sono i Suoi prossimi progetti? E il Suo obiettivo attuale? 

Dopo la discussione della tesi passerò dall’esplorazione delle infezioni virali a quella di varie regioni del mondo. Questo periodo di riposo servirà a far emergere nuove prospettive e ispirazioni per la mia prossima avventura scientifica. Non vedo l’ora di lanciarmi nella prossima sfida, e di contribuire così alle scoperte della comunità scientifica.

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