Trasferimento tecnologico 1: Nuovi algoritmi di analisi per la valutazione dei segnali elettrici generati da cellule viventi
All’interno del progetto PROMOS, uno degli obiettivi chiave di trasferimento tecnologico è lo sviluppo di strumenti analitici avanzati in grado di tradurre dati biologici complessi in informazioni utili. Il TT Case 1 affronta una sfida scientifica e tecnologica centrale: l’interpretazione precisa dell’attività elettrica generata da cardiomiociti derivati da cellule staminali pluripotenti indotte umane (hiPSC-CM) coltivati su array multielettrodo (MEA).
Queste cellule riproducono molte delle proprietà elettrofisiologiche del cuore umano. Quando esposte a composti chimici, rispondono con variazioni misurabili dei potenziali di campo. Tali risposte contengono informazioni cruciali sulla cardiotossicità indotta da farmaci, ma l’elevato volume e la complessità dei dati MEA rendono la valutazione manuale lunga, soggettiva e difficile da scalare. Sviluppare metodi di analisi affidabili e automatizzati è quindi essenziale per avanzare nello screening preclinico di sicurezza.
Per affrontare questa sfida, i partner di PROMOS FH Kärnten (AT) ed Eurac Research (IT) hanno progettato una nuova pipeline software che integra tre reti neurali profonde (DNN), ciascuna specializzata in un passaggio analitico specifico:
- Localizzazione dei picchi di depolarizzazione,
- Rilevamento dell’onda T,
- Classificazione delle aritmie.
Insieme, questi modelli ricostruiscono la struttura temporale del ciclo cardiaco e identificano irregolarità con elevata precisione. Il loro addestramento richiede un ampio dataset: diverse migliaia di sequenze di segnali MEA vengono annotate manualmente per generare etichette di riferimento affidabili, un lavoro significativo che garantisce previsioni di alta qualità nelle fasi successive.
Questa attività combina competenze complementari del consorzio: esperienza in elettrofisiologia basata su MEA, elaborazione di dati biomedici e sviluppo di modelli di intelligenza artificiale all’avanguardia. Il risultato è uno strumento analitico scalabile e replicabile in grado di supportare:
- Valutazioni di cardiotossicità di composti consolidati e nuovi,
- Confronti sistematici degli effetti farmacologici in diverse condizioni sperimentali,
- Miglioramento della riproducibilità nello screening cardiaco ad alto contenuto.
Integrando questi algoritmi in una piattaforma software intuitiva, il progetto mette a disposizione dei ricercatori una risorsa potente per comprendere gli effetti dei farmaci sulle cellule cardiache umane. Questo approccio esemplifica come la collaborazione transfrontaliera e l’innovazione multidisciplinare possano accelerare il trasferimento delle scoperte scientifiche in applicazioni pratiche con chiara rilevanza biomedica.