Laboratorio Cellule Staminali post natali e Terapie Cellulari

CONTATTI

Tipologia: UOC – Unià Operativa Complessa
Direttore f.f.: Marina Podestà
marinapodesta@gaslini.org

Segreteria
Tel 010 5636 3569
email marinapodesta@gaslini.org

Dirigente Sanitario: Annalisa Pezzolo
annalisapezzolo@gaslini.org

Dirigente Sanitario: Irma Airoldi
irmaairoldi@gaslini.org

Dirigente Sanitario: Lizzia Raffaghello
lizziaraffaghello@gaslini.org

Dirigente Sanitario: Fabio Morandi
fabiomorandi@gaslini.org

Dirigente Sanitario: Claudia Cocco
claudiacocco@gaslini.org

Tecnico Sanitario di Laboratorio Biomedico: Danilo Marimpietri
danilomarimpietri@gaslini.org

Biologo Contrattista: Marzia Ognibene
marziaognibene@gaslini.org

Il Laboratorio Cellule Staminali Post Natali e Terapie Cellulari è una Struttura Complessa che fa parte del Dipartimento di Ricerca e Diagnostica e comprende un laboratorio convenzionale (posizionato al Padiglione 2 Piano 1) ed una struttura GMP per la manipolazione cellulare estensiva istituita come Cell Factory “Gerolamo Gaslini” (posizionata al Padiglione 15 Piano 3) e un Laboratorio per il Controllo di Qualità (posizionato al padiglione 2 Piano 1). Presso il laboratorio si sviluppano progetti di ricerca di base volti a sviluppare procedure diagnostiche e terapeutiche innovative.
Afferiscono al laboratorio borsisti e contrattisti dell’Istituto.

ATTIVITA’ DI RICERCA

L’attività del Laboratorio verte sulle seguenti linee:

Cellule Staminali Emopoietiche (HSC): Valutazione dell’espressione dei geni che presiedono al self-renewal (staminalità) prima e dopo trapianto, ricostituzione dei progenitori emopoietici in soggetti adulti e pediatrici.

Il successo del trapianto di Cellule Staminali Emopoietiche è dovuto alla loro capacità ripopolativa.Tuttavia diverse evidenze scientifiche indicano che questa espansione forzata porta ad una perdita parziale della loro capacità di autorinnovamento.

Questo studio utilizza il modello trapiantologico per rispondere alle seguenti domande: l’espressione genica delle cellule staminali viene modificata col trapianto ed in caso affermativo, per quanto tempo? Quali geni sono coinvolti? Queste modifiche sono influenzate dal tessuto trapiantato (i.e. CB o BM) e/o dall’età del ricevente? Le Cellule Staminali Emopoietiche invecchiano dopo trapianto?

Nello studio saranno utilizzate cellule CD34+ selezionate da sangue cordonale e sangue midollare di soggetti adulti e pediatrici normali utilizzati come controlli. Verranno poi selezionate cellule CD34 di pazienti (adulti e bambini) trapiantati con BM o CB a diversi intervalli dal trapianto ( +30,+ 90, +180, +360 giorni). Verrà valutata l’espressione genica (tramite low-densityTaqMan-basedCARDs) di geni selezionati coinvolti nella regolazione del ciclo cellulare, nella proliferazione, differenziazione e self-renewal.

Inoltre sarà valutata l’influenza del microambiente in relazione all’età del ricevente ed alla

fonte del trapianto (CB o BM). Con questo studio ci proponiamo di individuare i geni coinvolti nell’espansione delle cellule staminali emopoietiche nella fase di ripopolamento dopo trapianto; di scoprire eventuali differenze, a seconda che le cellule trapiantate siano di sangue cordonale o midollare; infine di studiare quali fattori legati all’età del microambiente possano influenzare il comportamento dei progenitori trapiantati.

Valutazione dello stato energetico e dello stress ossidativo cellulare come marcatore di invecchiamento precoce nei Pazienti sopravvissuti ad un cancro infantile.

Sebbene il tasso di sopravvivenza dei tumori pediatrici sia migliorato notevolmente negli ultimi decenni, i pazienti sopravvissuti ad un cancro infantile (PSCI) presentano un rischio maggiore di sviluppare un secondo tumore e malattie croniche associate all’invecchiamento. Inoltre la comparsa di queste patologie sembra verificarsi prima del previsto, portando a supporre questi Pazienti a rischio di invecchiamento precoce. Perciò lo scopo di questo progetto è quello di individuare dei marcatori predittivi dello stato di “invecchiamento precoce” nei PSCI.

Considerando che l’invecchiamento è sempre associato ad un disequilibrio tra la produzione di

stress ossidativo e le capacità antiossidanti della cellula [5], la nostra attenzione si è focalizzata sulla valutazione della funzionalità dei sistemi cellulari coinvolti nella produzione e detossificazione dello stress ossidativo. E’ noto che il mitocondrio, la “centrale energetica” della cellula, sia una delle principali fonti di stress ossidativo cellulare, producendo la maggiore

quantità di specie reattive dell’ossigeno (ROS), attraverso la fosforilazione ossidativa (OXPHOS). In condizioni fisiologiche, l’attività dell’OXPHOS determina una limitata produzione di stress ossidativo che viene bilanciato dalle difese antiossidanti cellulari. In stati patologici invece la respirazione cellulare e la relativa produzione di ROS aumentano notevolmente tanto che le difese antiossidanti non sono più in grado di contrastarli. Questa condizione provoca diversi danni alla cellula colpendo prevalentemente i lipidi delle membrane e il DNA, causando l’invecchiamento cellulare e quindi invecchiamento.

Come modello di studio sono state scelte le cellule mononucleate isolate da sangue periferico dei PSCI. Questa scelta è stata fatta sia perché il campione biologico su cui eseguire i test è di facile reperibilità, senza rischi per il Paziente, sia perché molti riferimenti bibliografici riportano come le cellule del sangue siano un ottimo modello per valutare lo stress ossidativo di tutto l’organismo.

Perciò, in questo progetto si valuteranno:

– La funzionalità dell’OXPHOS e lo stato energetico cellulare

– I livelli di stress ossidativo, analizzando la produzione di H2O2 e lo stato di perossidazione lipidica nelle cellule mononucleate isolate da sangue periferico, e lo stato ossidativo generale nel plasma dei Pazienti

– Le capacità antiossidanti cellulari, verificando le concentrazione endocelluari di NADPH/NADP e di Glutatione ridotto/Glutatione ossidato (GSH/GSSG), e l’espressione e la funzione di alcuni enzimi antiossidanti: SOD, Catalasi, Gluationeperossidasi (GPx) e Gluatione Transferasi (GST).

Strategie diagnostico-terapeutiche innovative e malattie rare

L’obiettivo di questa linea di ricerca è quello di sviluppare nuovi ed efficaci approcci diagnostici e terapeutici per il neuroblastoma, e si divide in due parti:

a) Il ruolo della biopsia liquida nella diagnosi e nel monitoraggio della resistenza alla terapia in pazienti con neuroblastoma ad alto rischio: le basi della medicina di precisione in oncologia pediatrica.
Nell’ambito della medicina di precisione ci prefissiamo di utilizzare la biopsia liquida nella diagnosi e nel monitoraggio della terapia dei pazienti con neuroblastoma ad alto rischio (HR-NB), rivoluzionando la cura del tumore e fornendo ai medici un accesso rapido alle informazioni di tipo molecolare già al momento della diagnosi, con un potenziale impatto sulla decisionalità terapeutica. Ci proponiamo di studiare le biopsie liquide in pazienti HR-NB eseguite prima, durante e dopo la chemioterapia di induzione per identificare nuovi biomarcatori di resistenza al trattamento, gli indicatori della suscettibilità ai singoli chemioterapici e le informazioni per un potenziale utilizzo della terapia immunologica. I tumori rilasciano nel sangue sia il DNA circolante (ctDNA) che le vescicole esosomiali (esosomi) che sono una sorgente di informazioni del loro stato. Gli esosomi contengono sia DNA (exo-DNA), che corti microRNA (exo-miR) stabili e biologicamente attivi, e proteine citoplasmatiche e di membrana utilizzabili come biomarcatori.

b) Plasticità ed eterogeneità delle cellule staminali tumorali nel neuroblastoma umano.
E’ necessario trovare nuovi bersagli molecolari per aumentare l’efficacia delle terapie nel neuroblastoma (NB) refrattario. Le cellule staminali del cancro (CSCs) sono le responsabili della resistenza alla chemioterapia, quindi disegnare terapie mirate specifiche contro le CSCs del NB potrebbe essere indispensabile per l’eradicazione completa e definitiva del tumore. L’eterogeneità sia istologica che biologica del NB supporta l’ipotesi della presenza di differenti tipi di CSCs con fenotipo staminale e capaci di auto-rinnovamento. Negli ultimi anni, un numero crescente di studi, fra cui quelli del nostro laboratorio, hanno rivelato differenti marcatori molecolari candidati per definire le CSCs del NB, tuttavia questo argomento è ancora aperto a nuove indagini e a nuove scoperte. Tutte queste molecole potrebbero rivelarsi utili marcatori diagnostici o prognostici, ed anche importanti bersagli molecolari per lo sviluppo di terapie mirate a colpire le CSCs non-proliferanti e resistenti alle attuali terapie anti-tumorali.

Principali Collaborazioni

Il laboratorio collabora sia con strutture dell’Istituto che con i seguenti centri di ricerca di base e clinica nazionali ed internazionali:

Prof. Daniela Cilloni
Dipartimento di Scienze Cliniche Biologiche, Università degli Studi di Torino- Ospedale San Luigi, Orbassano (Torino)
Dott.ssa Franca Fagioli
Dipartimento Scienze Pediatriche, Ospedale Regina Margherita, Torino.
Prof. Michele Piana
Dipartimento di Matematica-Università degli Studi di Genova, Genova
Prof. Emanuele Angelucci
Ematologia e Trapianto di midollo , IRCCS San Martino-IST
Prof. George S. Vassiliou
Department of Haematology, Wellcome Trust Sanger Institute-Hinxton -Cambridge, UK
Prof. Juan Carlos Izpisua Belmonte
Salk Institute for Biological Studies, La Jolla, CA-USA
Prof.ssa Elena Zocchi
Dipartimento di Medicina Sperimentale (DIMES)- Università degli Studi di Genova, Genova
Prof.Massimo Delledonne
Dipartimento di Biotecnologie, Università degli Studi di Verona, Verona
Prof Annalisa Barla
DIBRIS Università degli Studi di Genova, Genova
Prof Alessandro Verri
DIBRIS Università degli Studi di Genova, Genova
Prof. Fabio Malavasi
Lab of Immunogenetics, Department of Medical Sciences, University of Torino Medical School
Dr. Roberto Gramignoli e Dr. Stephen Strom
Department of Laboratory Medicine, Division of Pathology, Karolinska Institutet, Stoccolma