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Responsabile Maria Prat
Settore di ricerca Istologia
Personale docente Antonia Follenzi   
Personale non-docente Stefano Pietronave  Michele Iafisco   Andrea Zamperone  Aida  Aulicino  Francesca Oltolina  Maria Feola  sara Zonca  Linda Lovisan
Obiettivi della ricerca 1) Analisi del potenziale anti-apoptotico di anticorpi monoclonali agonisti del recettore Met su cardiomiociti.
Risultati ottenuti 1) L'HGF, un fattore pleiotropico con attività mitogenica, motogenica, morfogenica e anti-apoptotica su diversi tipi cellulari, ha un effetto positivo sul miocardio. Poiché tutte le risposte biologiche evocate da HGF sono mediate dal suo recettore, abbiamo utilizzato anticorpi monoclonali (mAb) agonisti del recettore come fattori anti-apoptotici per le linee miocardiche H9c2 e HL-5 di roditore. Gli anticorpi proteggono dall'apoptosi indotta da stress ossidativo dovuto a trattamento transiente con H2O2 sia secondo parametri morfologici (formazione di corpi apoptotici, condensazione del DNA) che biochimici (positività all'Annexin V, traslocazione di bax ai mitocondri, attivazione di caspasi, frammentazione del DNA), in modo MAPK Erk1/2 e PI 3-kinase dipendente. In queste cellule l'anticorpo può quindi essere un valido sostituto dell'HGF, con i vantaggi di essere molto più stabile, facilmente ottenibile in forma attiva e altamente pura (Pietronave et al., American Journal of Physiology, Heart and Circulation Physiology, 2010 Apr;298(4):H1155-65). 
Obiettivi della ricerca 2) Peptidi che mimano il "docking site" del recettore Met inibiscono l`angiogenesi e la vascolarizzazione di tumori.
Risultati ottenuti 2) Met, il recettore di HGF, ha un duplice ruolo nell'oncogenesi. è di per sé il prodotto di un oncogene, ed ha attività pro-angiogenica. Molecole che ne interferiscono l'attività potrebbero essere quindi validi agenti terapeutici. Abbiamo quindi investigato le proprietà anti-angiogeniche di peptici sintetici che mimano il "docking site" intracellulare di Met, che sono stati somministrati alle cellule fuso con sequenze internalizzatrici derivate da Antennapedia o HIV-tat. In vitro questi peptici inibiscono la proliferazione, motilità, invasività e morfogenesi ligando-dipendente a livelli maggiori e con minor tossicità aspecifica dell'inibitore di Met PHA-66572, interferendo con le vie di traduzione MAPK e AKT. In vivo i peptidi inibiscono l'angiogenesi HGF-dipendente nel saggio in matrigel 3D e la crescita e la vascolarizzazione del sarcoma di Kaposi in animali immunocompromessi. Si conclude quindi che l'interferenza con sequenze intracellulari di Met inibisce l'angiogenesi indotta da HGF, suggerendo l'utilizzo di questo tipo di composti come possibile strategia per contrastare l'angiogenesi nel cancro, così come in altri tipi di malattia. (ricerca effettuata in collaborazione con il Polo Scientifico e Tecnologico di MultiMedica-IRCCS-Milano) (Cantelmo et al., Oncogene 2010 Sep 23;29(38):5286-98). 
Obiettivi della ricerca 3) Nanoparticelle multifunzionali biomimetiche per la terapia dei carcinomi.
Risultati ottenuti 3) Una delle applicazioni più promettenti della nanomedicina è nel campo del “gene e drug delivery”, che prevede la sintesi di nanoparticelle (NP) e la loro successiva funzionalizzazione con farmaci ad azione anti-tumorale/anti-metestatica e con anticorpi che li indirizzino in modo specifico sul tumore da questi riconosciuto. I vantaggi di questa strategia sono molteplici: le nanoparticelle per le loro caratteristiche fisiche (dimensioni nanometriche) rimangono nel circolo sanguigno per periodi prolungati prima di essere eliminate, possono attraversare la parete endoteliale dei vasi, che nei tumori è più permeabile (effetto di permeabilità e ritenzione), possono veicolare agenti terapeutici poco solubili e proteggerli da una prematura degradazione; gli anticorpi fanno “targeting” specifico e quindi si potrà usare una minore quantità di farmaco e si ridurranno gli effetti secondari di tossicità aspecifica sistemica. Obiettivo di questo progetto appena iniziato è produrre NP ternarie di idrossiapaptite o silica (materiale inorganico completamente biocompatibile e riassorbibile), funzionalizzate con un chemioterapico (ad esempio doxorubicina, cisplatino) e anticorpi monoclonali diretti contro marcatori tumorali associati, come componenti per il “targeting”. Il laboratorio ha a disposizione due anticorpi monoclinali prodotti in precedenza contro due marcatori tumorali (la mucina CAR-3, riconosciuta dal monoclinale AR-e e il Met/recettore per HGF, riconosciuto dal monoclinale DO-24). (progetto in collaborazione con l`Università di Granada, Spagna). (Iafisco et al., Dalton Trans. 2011 Jan 28; 40(4):820-7). 
Obiettivi della ricerca 4) Ruolo del microambiente nel differenziamento di cellule staminali adulte da tessuto adiposo (ADSC) verso fenotipi diversi .
Risultati ottenuti 4) Il tessuto adiposo contiene una riserva di cellule indifferenziate con alto potenziale differenziativo (ASC = Adipose Stem Cells). Noi le abbiamo isolate a partire da tessuto adiposo murino della regione inguinale, e dal tessuto adiposo sottocutaneo umano (ottenuto il consenso informato), con metodiche classiche. Le cellule sono state caratterizzate per l`immunofenotipo, la multipotenzialità e la capacità proliferativa. Abbiamo stabilizzato una linea dal tessuto adiposo di topo che mantiene le caratteristiche originali testate, ed è arrivata oltre il passaggio 120 (oltre due anni in coltura), per la quale abbiamo chiesto il brevetto. La linea è stata utilizzata come modello per indurre il differenziamento verso il fenotipo cardiomiocitico a seguito di stimolazione elettrica in un bioreattore messo a punto dal Politecnico di Milano. Abbiamo trovato che solo la corrente bifasica, e non quella monofasica, all`ampiezza di 8 Volts è in grado di indurre l`espressione di Connexin 43 nei punti di contatto cellula-cellula. é probabile che la combinazione di stimoli di altro tipo (ad esempio chimico, quali fattori di crescita e differenziativi) possano portare ad un fenotipo più differenziato. Inoltre si prevede di utilizzare come cellule progenitori cardiaci ottenuti, dopo consenso informato) da paziente sottoposti a cardiochirurgia.  
Obiettivi della ricerca 5) Cooperazione di segnali biologici e meccanici per il differenziamento di cellule staminali al fenotipo cardiomiocitico.
Risultati ottenuti 5) é ormai accettato che le cellule non solo risentono di segnali biologici rilasciati da tessuti più lontani, matrice extracellulare e cellule vicine, ma possono essere sensibili anche a segnali fisici e meccanici, quali rigidità, rugosità di superficie, porosità, micro- e nano-architettura, del substrato su cui crescono e si differenziano. Per questo si è coniato il termine IBAS (inherently bioactive scaffolds). Abbiamo potuto dimostrare che scaffolds in PLA (acido polilattico) costituiti da 3 strati con uno spessore di 30-50 micrometri e con porosità con pori quadrati di circa 50-100 micrometri, che riproducono caratteristiche fisiche della struttura del miocardio, sono il substrato migliore per far crescere cellule staminali mesenchimali di topo, che possono acquisire l'espressione di marcatori precoci (GATA-4) del differenziamento cardiaco. Se a queste colture si aggiungono cardiomiociti neonatali purificati di topo, le cellule staminali si differenziano in modo decisamente più evidente verso il fenotipo cardiomiocitico, come rilevabile dall'espressione di marcatori precoci (ad esempio GATA-4) che viene iperespresso e tardivi (Troponina I e alfa-actinina con bandeggiatura tipica del sarcomero), che vengono acquisiti de novo. Si dimostra così che stimoli fisico-chimici e biologici possono essere combinati in vitro per riprodurre una nicchia artificiale in grado di dirigere efficacemente progenitori cardiaci verso il differenziamento. (ricerca effettuata in collaborazione con il Laboratorio di Cardiologia Molecolare e Cellulare, Università di Tor Vergata, Roma) (Pagliari et al., Cooperation of Biological and Mechanical Signals in Cardiac Progenitor Cell Differentiation. Adv Mater. 2011 Jan 25;23(4):514-8). 
Collaborazioni in atto Azioni Integrate Italia Spagna: titolo del progetto di ricerca: Multifunctional drug-loaded antibody-targeted inorganic nanoparticles for biomedical use (coordinatore spagnolo Jaime Gómez Morales)  
Comunicazioni a congressi Stefano Pietronave, Giancarlo Forte, Andrea Zamperone, Deborah Locarno, Francesca Pagliari, Stefania Pagliari, Giorgia Nardone, Eugenio Magnani, Cristina Giacinti, Antonio Musaro, Chiara. Comoglio, Marco Ribezzo, Marilena Minieri, Paolo Di Nardo and Maria Prat
Human cardiac progenitor/stem cells for regeneration of heart muscle tissue in an innovative “scaffold-less” strategy: generation, characterization and in vivo implantation of cell-sheets: preliminary results
Meeting ABCD: Cellule Staminali, Sviluppo e Medicina Rigenerativa, Parma 2010.

Andrea Zamperone, Stefano Pietronave, Deborah Locarno, Silvia Mele, Maria Prat
Establishment of a murine multipotent stem cell line spontaneously immortalized from stromal adipose tissue
Meeting ABCD: Cellule Staminali, Sviluppo e Medicina Rigenerativa, Parma 2010.

E. Varoni, M. Iafisco, M. Prat, L. Rimondini
Antibodies absorption onto hydroxyapatite nanocrystals surface
Congresso Nazionale Società Italiana Biomateriali, Camogli 24-26 maggio 2010

E. Varoni, R. Franchini, M. De Munari, L. Rimondini, M. Prat, G. Valente, F. Pia, A Carrassi
CAR-3 role in development of a targeting drug delivery system
10th International Congress of the European Association of Oral Medicine, Londra, settembre 2010
pubblicato su Oral Diseases Vol. 16, n 6, September 2010, ISSN: 1354-523X
Annual Conference of European Association of Oral Medicine, London,
September 22-25, 2010

A. Pavesi, F. Consolo, A. Zamperone, S. Pietronave, M. Prat, F.M. Montevecchi, A. Redaelli, G.B. Fiore and M. Soncini
An electrical stimulation-based bioreactor for cardiomyogenic differentiation of mouse adult stem cells
Conference on Biophysical stimuli and mass transport for tissue development.
(TERM), Lattrop, Olanda 2010

A. Zamperone, S. Pietronave, A. Pavesi, M. Soncini, S. Zonca, G.B. Fiore, A. Redaelli and M. Prat
Effect of electric stimulation on a multipotent cell line isolated from mouse adult stem cells from the stromal fraction of adipose tissue
XVII Congresso Nazionale della Società Italiana di Ricerche Cardiovascolari, Imola, 2010

E. Varoni, M. Iafisco, R. Franchini, N. Roveri, L. Rimondini and M. Prat
Nanoparticles for targeted cancer therapy
Tenth Workshop on Pharmacobiometallics, Pozzuoli, 2010
E. Varoni, R. Franchini, L. Rimondini, M. Prat, G. Valente,
CAR-3 presence in human oral tissues and its potential role in development of a targeting drug delivery system

Forte G, Pietronave S, Zamperone A, Pagliari F, Pagliari S, Magnani E, Nardone G, Giacinti C, Musaro' A, Traversa E, Okano T, Minieri M, Prat M, Di Nardo P
Generation of scaffoldless human cardiac patches using adult cardiac progenitor cells and thermo-responsive technology
Disputationes: “Adult Progenitor Cell Standardization”, Roma, 2010

Pagliari S, Vilela-Silva AC, Forte G, Pagliari F, Mandoli C, Pietronave S, Magnani E, Nardone G, Vozzi G, Ahluwalia A, Traversa E, Prat M, Minieri M, Di Nardo P
Cooperation of Biological and Mechanical Signals in Murine Cardiac Progenitor Cell Differentiation
Disputationes: “Adult Progenitor Cell Standardization”, Roma, 2010

Maria Prat*, Andrea Zamperone and Stefano PIetronave
Adipose-derived Stem Cells as source for Tissue Repair and Regeneration
Disputationes: “Adult Progenitor Cell Standardization”, Roma, 2010
* invited speaker
 
Pubblicazioni
Agonist monoclonal antibodies against HGF receptor protect cardiac muscle cells from apoptosis.
Cell delivery of Met docking site peptides inhibit angiogenesis and vascular tumor growth.
Conformational modifications of serum albumins adsorbed on different kinds of biomimetic hydroxyapatite nanocrystals.
The cooperative effect of size and crystallinity degree on the resorption of biomimetic hydroxyapatite for soft tissue augmentation.