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Responsabile Ciro Isidoro
Settore di ricerca Patologia Generale
Personale docente    
Personale non-docente Rossella Titone  Carlo Follo  Federica Morani  Suratchanee Phadngam            
Obiettivi della ricerca 1) Regolazione e ruolo dell’autofagia nel cancro.
Risultati ottenuti 1) L’autofagia è un processo di degradazione lisosomica di macroaggregati molecolari, di membrane biologiche e di interi organelli (es. mitocondri) danneggiati dallo stress ossidativo, e pertanto svolge un importante ruolo di ‘clearance’ (pulizia) nella cellula. In collaborazione con altri esperti del campo, sono state delineate le Nuove linee guida per la valutazione e la corretta interpretazione fisiopatologica di questo processo (Klionsky et al., 2012). Lo studio del ruolo potenziale dell’autofagia nella cancerogenesi e progressione dei carcinomi dell’ovaio è stato sistematizzato nella rassegna Peracchio et al., 2012.
 
Obiettivi della ricerca 2) Biogenesi e ruolo fisiopatologico di Catepsina D in Zebrafish.
Risultati ottenuti 2) La catepsina D è una aspartico proteasi lisosomica ubiquitaria che svolge un importante ruolo nella proteolisi parziale o totale dei substrati internalizzati nel compartimento endosomico-lisosomico mediante endocitosi o autofagia. La catepsina D puo’ anche agire nel citoplasma o nell’ambiente extracellulare a pH fisiologico su substrati di piccole dimensioni. La catepsina D puo’ quindi attivare o degradare molecole biologicamente attive (es. Fattori di crescita, pro-enzimi, pro-ormoni) e quindi influenzare il metabolismo generale. Lo zebrafish (Danio rerio) è stato recentemente introdotto nella ricerca sperimentale quale modello per lo studio di molte patologie dell’Uomo. In un precedente studio ( Follo et al., 2011 ) abbiamo descritto per la prima volta il fenotipo di Zebrafish nelle condizioni di Knock-down di Catepsina D, caratterizzato da: 1. ridotto sviluppo dell’occhio e alterazione dello strato retinico-pigmentato; 2. mancato sviluppo della vescica natatoria; 3. iperpigmentazione della cute; 4. diminuita crescita e morte precoce. Nell’articolo Follo et al., 2012 abbiamo analizzato a livello molecolare le vie di sintesi e trasporto della Catepsina D di zebrafish a confronto con quella umana. Considerato il ruolo fisiopatologico di Catepsina D, la conoscenza della biogenesi di catepsina D di zebrafish è necessaria per la comprensione dei modelli di malattia sviluppati in questo pesce da laboratorio.

 
Obiettivi della ricerca 3) Regolazione e ruolo della proteolisi lisosomica nelle malattie neurodegenerative.
Risultati ottenuti 3) L’iper-espressione della Proteina Precursore dell’Amiloide (APP) mutata è associata a predisposizione familiare alla malattia di Alzheimer (AD; Alzheimer’s Disease). I pazienti affetti da AD frequentemente sviluppano anche segni di tipo parkinsoniano, indicando il coinvolgimento del sistema dopaminergico a livello striatale e della Sostanza Nigra. Nell’articolo Cagnin et al., 2012 dimostriamo che effettivamente la dopamina, neurotrasmettitore responsabile di stress ossidativo e associato al Morbo di Parkinson, induce la degradazione intralisosomica di APP con produzione di frammenti proteici che causano tossicità neuronale. L’articolo ha meritato la copertina della rivista Brain research con una immagine di microscopia a fluorescenza in cui si dimostra la traslocazione nei lisosomi di APP in seguito a stimolazione con dopamina. L’importanza dell’autofagia e della proteolisi lisosomica indotta da stress ossidativo nel Morbo di Parkinson è stata discussa in una rassegna pubblicata sulla rivista Molecular Neurobiology (Janda et al., 2012).
 
Obiettivi della ricerca 4) Nanoparticelle per l’imaging diagnostico e la terapia.
Risultati ottenuti 4) Le Nanoparticelle (NP), di dimensioni comprese tra 2 e 100 nanometri, sono oggetto di studio quali potenziali veicoli di sonde molecolari per la diagnostica in vivo e di farmaci per la terapia dei tumori. L’utilizzo delle NP a scopi diagnostici e terapeutici richiede una preliminare e attenta analisi dei potenziali effetti secondari dovuti a tossicità cellulare. Inoltre, è indispensabile conoscere le modalità con cui le NP vengono endocitate dalla cellula e quale è il loro destino all’interno della cellula. I meccanismi di endocitosi e la tossicità delle NP dipendono dal tipo di materiale usato per la fabbricazione, dalle dimensioni e dalla forma delle NP, nonché dalle caratteristiche di membrana della cellula bersaglio. In due articoli pubblicati sulla rivista Int J of Nanomedicine (Ekkapongpisit et al., 2012a; Ekkapongpisit et al., 2012b) abbiamo utilizzato NP fluorescenti di diverso materiale e dimensioni per studiare i meccanismi di tossicità e il traffico intracellulare in cellule di carcinoma dell’ovaio e in cellule mastocitarie. I mastociti, infatti, sono cellule responsabili delle reazioni allergiche e infiltrano lo stroma tumorale a scopo infiammatorio.
 
Obiettivi della ricerca 5) Riparazione del danno ossidativo al DNA in cellule muscolari
Risultati ottenuti 5) DNA single-strand breaks (SSB) sono rotture a singolo filamento nel DNA. Difetti nella riparazione di SSB sono stati associate a patologie muscolari. Abbiamo dimostrato che in cellule muscolari differenziate a miotubi la capacità di riparare SSB è difettosa, in quanto si osserva un accumulo di SSB in seguito a trattamenti pro-ossidanti. Il danno SSB induce le vie di segnalazione ataxia telangiectasia mutated (ATM)-dipendenti, e tuttavia il segnale si interrompe a valle a seguito di mancato coinvolgimento della via di riparo p53-dipendente (Fortini et al., 2012). I dati sono di importanza clinica per la terapia di patologie muscolari associate a danno al DNA da stress ossidativo.
 
Collaborazioni in atto 1. Bonnie F. Sloane, Department of Pharmacology della Wayne State University di Detroit, USA. (Biogenesi e funzione delle catepsine).
2. David Rubinzstein, University of Cambridge (UK), (autofagia nelle malattie neurodegenerative).
3. Andrej Hasilik, Institute fuer Physiologische Chemie, Klinikum der Philipps-Universitaet Marburg (D). (Biogenesi e funzione delle catepsine).
4. Tewin Tencomnao,Chulalongkorn University, Bangkok, Thailand (citotossicità antineoplastica di sostanze naturali),
5. Paul Saftig, Unit of Molecular Cell Biology and Transgenic Research, Institute of Biochemistry, Medical Faculty, University of Kiel, Germany. (autofagia e miopatie).
6. Godfrey Grech, Faculty of Medicine and Surgery, University of Malta Medical School (apoptosis e autofagia nelle leucemie linfatiche).
7. Daniel J. Klionsky, Life Sciences Institute, and Departments of Molecular, Cellular and Developmental Biology and Biological Chemistry, University of Michigan, Ann Arbor, MI USA (Meccanismi molecolari di regolazione dell’autofagia).
 
Comunicazioni a congressi 164. ISIDORO C
“Cross-talk between autophagy and apoptosis in carcinogenesis”. International Minisymposium "Understanding Cancer Pathogenesis and Progression for Early Detection and Therapy", Faculty of Allied Health Sciences, Chulalongkorn University, 3 aprile 2012

165. ISIDORO C
“Molecular mechanism of the anticancer activity of Resveratrol”. International Minisymposium "Understanding Cancer Pathogenesis and Progression for Early Detection and Therapy", Faculty of Allied Health Sciences, Chulalongkorn University, 3 aprile 2012

166. ISIDORO C
Autophagy and Neurodegenerative diseases: too much or too less ? Workshop on Natural Product-Based Drug Discovery, Department of Chemistry, Faculty of Science, Ramkhamhaeng University, Tailandia, 5 aprile 2012

167.ISIDORO C
Anticancer mechanism of resveratrol: autophagy and/or apoptosis ? Workshop on Natural Product-Based Drug Discovery, Department of Chemistry, Faculty of Science, Ramkhamhaeng University, Tailandia, 5 aprile 2012

168. GIOVIA A, NICOTRA G, OZZANO M, ISIDORO C, EKKAPONGPISIT M
Exploiting polystyrene and mesoporous silica fluorescent nanoparticles for imaging the inflammatory secretory organelles of mastocytes. 1st Annual International Meeting of The Society of Molecular Imaging of Thailand: From Preclinical Research to Clinical Application April 9-11, 2012 at Shangri-La Hotel, Bangkok, Thailand
169. GIOVIA A, EKKAPONGPISIT M, FOLLO C, TITONE R, ISIDORO C.
Fluorescent nanoparticles and molecular chimeras for imaging autophagy in cancer cells. 1st Annual International Meeting of The Society of Molecular Imaging of Thailand: From Preclinical Research to Clinical Application April 9-11, 2012 at Shangri-La Hotel, Bangkok, Thailand
170. ISIDORO C.
Autophagy as a potential target in cancer therapy. The Royal Golden Jubilee Ph.D.Congress XIII (RGJ-Ph.D. Congress XIII), April 6-8, 2012 Pattaya, Thailand.

171. TITONE R, MORANI F, CASTINO R, PERACCHIO C, GIOVIA A, FOLLO ISIDORO C
Cross-talk between autophagy and apoptosis in the response to chemotherapeutic drugs in cancer. International Symposium on Cell Biology jointly with 3rd Ukrainian Congress for Cell Biology, May 16-20, 2012, Yalta, Ukraine.

172. CAGNIN M, OZZANO M, BELLIO N, FIORENTINO I, FOLLO C, ISIDORO C
Dopamine induces apoptosis in human APP-expressing Neuro2A cells following proteolysis of APP in endosomal compartments. Congresso AINPeNC, 24-26 maggio 2012, Napoli

173. FOLLO C, CAGNIN M, CASTINO R, ISIDORO C
Autophagy in Neurodegeneration: too less or too much. Congresso AINPeNC, 24-26 maggio 2012, Napoli

174. MORANI F, PAGANO L, PRODAM F, SAMÀ MT, PERACCHIO C, CAGNIN M, FOLLO C, AIMARETTI G, ISIDORO C
The oncosuppressor PTEN regulates the membrane expression of GLUT1 in Thyroid Cancer cells: implication for diagnosis with FDG-PET. 22nd Biennal Congress of the EACR22 European Association for Cancer Research, Barcellona, 07-10 luglio 2012

175. TITONE R, MORANI F, VENERONI R, CASTINO R, PERACCHIO C, GIOVIA A, FOLLO C, ISIDORO C
Transgenic Expression of wild-type or phosphatase-deficient mutant PTEN restores sensitivity to Resveratrol in PTEN-deficient ovarian cancer cells. 22nd Biennal Congress of the EACR22 European Association for Cancer Research, Barcellona, 07-10 luglio 2012

176. CAGNIN M, OZZANO M, BELLIO N, FIORENTINO I, FOLLO C ISIDORO C
Dopamine induces apoptosis in human APP-overexpressing dopaminergic neuroblastoma cells following amyloidogenic processing of APP in endosomal compartments. 8th FENS Forum of Neuroscience, July 14-18, 2012, Barcelona, Spain

177. JANDA E, CARRESI C, RUSSO V, APRIGLIANO S, VADALA N, CASTINO R, ISIDORO C, MOLLACE V
Dysregulation of autophagy by Paraquat – induced oxidative stress: a mechanistic link to Parkinson’s disease? 8th FENS Forum of Neuroscience, July 14-18, 2012, Barcelona, Spain

178. CAGNIN M, GIOVIA A, FOLLO C, PERACCHIO C, ISIDORO C
The impact of Psychiatric drugs on autophagy regulation in neuronal cells. Joint Symposium of 11th Biennial Meeting of the Asia-Pacific Society for Neurochemistry AND 55th Annual Meeting of Japanese Society for Neurochemistry, 29 september- 2 october, Kobe, Japan.

179. ISIDORO C
Autophagy as a target for cancer therapy. The 7th Princess Chulabhorn International Science Congress (PC VII), November 29-December 3, 2012, Bangkok, Thailand

180. PERACCHIO C, NICOTRA G, CASTINO R, VALENTE G, ISIDORO C
Prognostic value of autophagy proteins in non-hodgkin lymphomas. The 7th Princess Chulabhorn International Science Congress (PC VII), November 29-December 3, 2012, Bangkok, Thailand

181. TITONE R, MORANI F, VENERONI R, MONTALENTI C, FOLLO C, ISIDORO C
Role of the oncosuppressor PTEN in autophagy-dependent chemoresistance in ovarian cancer cells. The 7th Princess Chulabhorn International Science Congress (PC VII), November 29-December 3, 2012, Bangkok, Thailand

182. ISIDORO C
Nanobiotechnologies for Imaging of Autophagy and Cell Death Processes. IASCBC 2012/AAT 36 2nd International Anatomical Sciences and Cell Biology Conference, 36th Annual Conference of the Anatomy Association of Thailand, December 6-8, 2012 Chiang Mai, Thailand

183. ISIDORO C, PERACCHIO C, MORANI F, TITONE R, VALENTE G
The epigenetic regulation of autophagy in cancer cells and its impact on chemotherapy: role of stroma and inflammation. The Molecular Medicine Conference 2012 (MMC2012) focusing on “Alternative Strategies against Cancer and Inflammation” December 19-22, 2012, Faculty of Medicine Siriraj Hospital, Mahidol University, Bangkok, Thailand
 
Pubblicazioni
Similarities and differences in the biogenesis, processing and lysosomal targeting between zebrafish and human pro-Cathepsin D: Functional implications.
Involvement of autophagy in ovarian cancer: a working hypothesis.
Guidelines for the use and interpretation of assays for monitoring autophagy.
Biocompatibility, endocytosis, and intracellular trafficking of mesoporous silica and polystyrene nanoparticles in ovarian cancer cells: effects of size and surface charge groups.
Defective autophagy in Parkinson`s disease: role of oxidative stress.
Dopamine induces apoptosis in APPswe-expressing Neuro2A cells following Pepstatin-sensitive proteolysis of APP in acid compartments.
DNA damage response by single-strand breaks in terminally differentiated muscle cells and the control of muscle integrity.
Labeling and exocytosis of secretory compartments in RBL mastocytes by polystyrene and mesoporous silica nanoparticles.
Loss of expression of the oncosuppressor PTEN in thyroid incidentalomas associates with GLUT1 plasmamembrane expression.