Laboratorio di Fisiologia cellulare e molecolare
Responsabile: Prof. Gerardo Biella
Collaboratori: Giorgia Scarpellino (RTDa)
Fisiologia Cellulare Molecolare
Il ruolo dei segnali di Ca2+ nell’angiogenesi e implicazioni terapeutiche. Studi recenti hanno dimostrato che il progesso di vasculogenesi, ovvero la formazione di vasi sanguigni de novo a partire da cellule progenitrici endoteliali (EPC) abbia luogo non solo durante lo sviluppo embionale, ma anche in concomitanza con lo switch angiogenico dei tumori solidi. Il nostro gruppo ha dimostrato per la prima volta l’importanza dei segnali di Ca2+ nell’attività angiogenica delle cellule endoteliali formanti colonia (ECFC) umane. In particolare, abbiamo dimostrato che sia il VEGF che la chemochina SDF-1 inducono un aumento della concentrazione intracellulare di Ca2+ ([Ca2+]i) che stimola proliferazione, migrazione, tubulogenesi e formazioni di neovasi in vivo. La nostra attività di ricerca corrente si propone, quindi, di: 1) continuare l’indagine sui canali ionici, in particolare sui canali TRP e sul SOCE, che controllano l’attività angiogenica delle ECFC mediante un aumento della [Ca2+]i; 2) studiare il meccanismo mediante il quale le specie reattive dell’ossigeno e l’enzima NADH ossidasi contribuiscono a sostenere le oscillazioni di Ca2+ pro-angiogeniche evocate dal VEGF; 3) investigare se e come il macchinario che sottende la genesi dei segnali di Ca2+ nelle ECFC sia alterato nei pazienti affetti da malattie cardiovascolari. In parallelo, il nostro gruppo sta investigando la possibilità di indurre segnali di Ca2+ pro-angiogenici nelle ECFC mediante la stimolazione ottica dei polimeri coniugati fotosensibili. La nostra attenzione è, in particolare, rivolta ai canali TRP sensibili alle specie reattive dell’ossigeno, come TRPV1, TRPM2 e TRPA1. Il fine ultimo di tale linea di ricerca è l’identificazione di una strategia alternativa per stimolare l’attività angiogenica delle ECFC endogena nei pazienti affetti da malattie cardiovascolari, come l’insufficienza cardiaca e la malattia degli arti periferici. Ruolo dei canali ionici nelle cellule tumorali. Da lungo tempo, è stato dimostrato che i canali ionici, e in particolare i canali ionici permeabili al Ca2+, sono coinvolti nella genesi dei cancer hallmarks descritti da Hanahan e Weinberg, ad esempio la proliferazione incontrollata, la resistenza all’apoptosi, e metastasi. Il presente progetto di ricerca si propone di studiare il ruolo dei segnali di Ca2+ nei processi di proliferazione e migrazione in linee cellulari primarie stabilite da pazienti affetti da due diversi tipi di neoplasie, quali il carcinoma cellulare renale e il carcinoma colorettale. Nello specifico, la nostra attenzione rivolta al Ca2+ toolkit delle cellule metastatiche di origine epatica, con un particolare interesse nei confronti del SOCE, dei canali TRP e dei canali lisosomiali (TPC e TRPML1). Tale approccio mira a identificare una batteria di canali ionici permeabili al Ca2+ che possano essere bersagliati farmacologicamente a fini terapeutici. Di recente, abbiamo iniziato a investigare il rimodellamento dei segnali di Ca2+ nei linfociti T citotossici e nei linfociti T infiltranti il tumore isolati da metastasi epatiche di pazienti affetti da carcinoma colorettale. Anche in questo caso, il progetto si propone si migliorare l’efficacia dell’immunoterapia mediante l’attivazione o inibizione di specifici canali ionici coinvolti nell’attività citotossica (es. SOCE).
Neurofisiologia
Ruolo dei canali ionici endoteliali nell’accoppiamento neurovascolare. L’accoppiamento neurovascolare è il meccanismo mediante il quale il flusso sanguigno cerebrale aumenta o diminuisce in risposta a corrispondenti variazioni dell’attività neurale. L’ipotesi più accreditata attribuisce esclusivamente ai neuroni e agli astrociti la capacità di rilasciare mediatori vasoattivi in risposta all’attività sinaptica. Questo progetto di ricerca sta esaminando per la prima volta la capacità dell’endotelio cerebrale di rilevare direttamente il rilascio sinaptico di neurotrasmettitori. La nostra attenzione si sta focalizzando sulla sensibilità delle cellule hCMEC/D3, un modello ampiamente validato per lo studio dell’endotelio cerebrale umano, ai neurotrasmettitori glutammato e acetilcolina. Nello specifico, il presente progetto si propone di: 1) studiare i meccanismi responsabili della genesi dei segnali intracellulari di Ca2+ che insorgono in seguito a stimolazione con tali neurotrasmettitori; 2) verificare se e come tali segnali di Ca2+ inducano la sintesi di monossido d’azoto (NO), il principale agente vasodilatatore del cervello; e 3) indagare se l’NO rilasciato dalle cellule endoteliali cerebrali possa agire non solo sul tono vasale, ma anche sull’attività sinaptica. Di recente, la nostra attività di ricerca si è estesa allo studio dei canali ionici di membrana che regolano l’attività delle cellule hCMEC/D3 indipendentemente dalla stimolazione sinaptica. Mediante la tecnica del patch-clamp, stiamo indagando l’espressione e le caratteristiche biofisiche di alcuni canali voltaggio-dipendenti, dei canali al Cl- e di diversi canali TRP (es. TRPV1 e TRPA1).
Il ruolo dei segnali di Ca2+ nell’angiogenesi e implicazioni terapeutiche:
- F. Moccia, UNIMOL;
- G. Guidetti, DBB, UNIPV;
- U. Laforenza e K. Lefkimmiatis, Dipartimento di Medicina Molecolare, UNIPV;
- M.R. Antognazza, Istituto Italiano di Tecnologia - Milano;
- E. Di Pasquale, IRGB-CNR, Rozzano;
- F. Lodola, Università di Milano-Bicocca.
Ruolo dei canali ionici nelle cellule tumorali:
- F. Moccia, UNIMOL;
- G. Guidetti, DBB, UNIPV;
- U. Laforenza e K. Lefkimmiatis, Dipartimento di Medicina Molecolare, UNIPV;
- D. Montagna, P. Pedrazzoli, IRCCS Policlinico S. Matteo, Pavia.
Ruolo dei canali ionici endoteliali nell'accoppiamento neurovascolare:
- F. Moccia, UNIMOL;
- E. D’Angelo, Dipartimento di Scienze del Sistema Nervoso e del Comportamento, UNIPV;
- G. Sancini, Università di Milano-Bicocca;
- D. Lim, Università del Piemonte Orientale;
- R. Berra-Romani, Benemérita Universidad Autónoma de Puebla, Mexico;
- S. Dragoni, University College London, UK