Vincitori Fellowship 2023

L'incidenza dei disturbi infiammatori cronici e delle comorbidità ad essi associate è in rapido aumento in tutto il mondo. Studi epidemiologici suggeriscono che alcuni disturbi infiammatori della pelle sono associati a un rischio differenziale di sviluppare tumori specifici. Nonostante i progressi nella comprensione della patologia locale di queste condizioni infiammatorie, molte comportano effetti sistemici e organismici che rimangono poco conosciuti. In questo progetto, caratterizzeremo gli effetti locali e sistemici dei fattori infiammatori cutanei e dei tipi di cellule e definiremo il loro ruolo come mediatori ad azione distale che modellano la suscettibilità al cancro in siti distanti. A tal fine, integreremo dati trascrizionali a livello di singola cellula che mappano la capacità di rilevamento dell'infiammazione di cellule mutanti pre-neoplastiche e di modelli in vivo predisposti al cancro, consentendo di interrogare funzionalmente le loro risposte ai disturbi infiammatori della pelle. Ci aspettiamo che questo progetto definisca se e come l'infiammazione sistemica contribuisca funzionalmente alla tumorigenesi e riveli meccanismi infiammatori a livello organismico che possano aprire la strada a nuove opportunità di intercettare lo sviluppo del cancro.

L'obesità, caratterizzata da un eccesso di tessuto adiposo, è un grave problema di salute globale, associato a un aumento del rischio di malattie potenzialmente letali.

problema di salute globale, associato a un aumento del rischio di malattie potenzialmente letali. 

Il tessuto adiposo bruno (BAT) è oggi riconosciuto come un organo complesso e sfaccettato, che svolge un ruolo essenziale e altamente attivo nella regolazione del metabolismo. 

In questo processo, i mitocondri sono la componente centrale del consumo di energia e devono adattarsi ai cambiamenti della domanda energetica. 

La nostra proposta suggerisce che l'assenza di una specifica proteina mitocondriale innovativa facilita la modulazione dell'attività mitocondriale del BAT, portando a una riduzione del peso corporeo, al miglioramento dell'iperglicemia e all'attivazione della termogenesi del BAT. Questo aumento del dispendio energetico si verifica senza cambiamenti degni di nota nell'assunzione di cibo o nell'attività locomotoria nei topi obesi. 

Una comprensione più approfondita del funzionamento dei mitocondri degli adipociti in risposta a diversi stimoli esterni apre la strada a potenziali manipolazioni terapeutiche con la nostra proteina candidata.

Sulla base dei nostri dati preliminari, prevediamo che il modo in cui la disfunzione mitocondriale influenza il bilancio energetico contribuirà in modo significativo alla comprensione degli intricati meccanismi di regolazione che regolano la funzione del BAT. 

Questa comprensione, a sua volta, ha il potenziale per offrire preziose indicazioni su potenziali bersagli terapeutici per affrontare l'obesità e i disturbi metabolici correlati, in particolare sottolineando che l'assenza di questa proteina mitocondriale è correlata a miglioramenti nell'obesità, nell'adiposità e nella tolleranza al glucosio.

La placenta agisce come una barriera materno-fetale che fornisce nutrimento e protezione dalle infezioni. Tuttavia, alcuni agenti patogeni possono attaccarsi e persino attraversare la placenta, causando complicazioni della gravidanza con potenziali impatti per tutta la vita sulla salute del bambino. In questa sede, ci proponiamo di tracciare un profilo a livello di singoli nuclei di oltre 50 placente a termine di madri con infezione da malaria al momento del parto. Descriveremo le risposte placentari al parassita della malaria umana Plasmodium falciparum, associate a complicazioni intrauterine con conseguente restrizione della crescita fetale e aborti spontanei. Caratterizzeremo il modo in cui tutti i lignaggi placentari innescano risposte immunitarie innate che possono contribuire a controllare l'infezione, compromettendo al contempo le funzioni placentari. Inoltre, ci concentreremo sulle risposte dei macrofagi fetali, noti come cellule di Hofbauer, per chiarire la loro funzione durante l'infezione placentare da malaria. Nel complesso, definiremo le reti cellulari e le vie di segnalazione che mediano le risposte placentari all'infezione da malaria. I dati prodotti da questa ricerca saranno resi pubblici per aumentarne l'impatto e facilitare la progettazione di nuove strategie terapeutiche.

I progressi nella terapia con mRNA per l'osteoartrite (OA) rimangono stagnanti a causa della sua breve emivita e delle difficoltà di somministrazione all'interno delle articolazioni. 
Attualmente, la somministrazione di RNA alla cartilagine è limitata a causa della scarsa penetrazione nei tessuti e dell'assorbimento da parte dei condrociti di vettori farmacologici quali nanoparticelle lipidiche, micelle polimeriche o esosomi. 
Per aggirare questi ostacoli, abbiamo sviluppato un peptide cationico di breve lunghezza ricco di arginina con una carica netta di +14 (CPC+14R) che ha permesso di penetrare e trattenere la cartilagine in profondità. In questa proposta, sfruttiamo il peptide cationico per modificare la superficie degli esosomi derivati da cellule staminali mesenchimali (40-200 nm) per conferire una carica positiva complessiva e veicolare l'mRNA dell'antagonista del recettore dell'interleuchina-1 (IL-1Ra) come agente modificatore della malattia. 
L'IL-1Ra inibisce l'effetto deleterio dell'IL1 sul danno cartilagineo e modula il dolore nocicettivo. Per migliorare la longevità dell'espressione, viene impiegata la circolarizzazione in situ dell'RNA (icRNA), che consente di circolarizzare l'mRNA lineare all'interno dei condrociti. 
Gli esosomi cationici consentono una penetrazione tissutale completa e un'efficienza di assorbimento superiore da parte dei condrociti grazie alle interazioni elettrostatiche con i proteoglicani carichi negativamente della cartilagine. Nel complesso, questo approccio migliorerà l'espressione di IL1Ra, eliminando la necessità di iniezioni multiple intra-articolari, creando così un cambiamento paradigmatico nella terapia genica dell'OA. 
Questo approccio terapeutico olistico migliora la degradazione della cartilagine e il dolore cronico associato all'OA, migliorando profondamente il benessere di milioni di persone affette da questa patologia. Inoltre, i nostri esosomi cationici ingegnerizzati hanno il potenziale traslazionale di fornire un'ampia gamma di geni che modificano la malattia per altre patologie articolari, tra cui la degenerazione del disco intervertebrale.

Le cellule staminali muscolari (MuSCs) sono responsabili della generazione di nuove miofibre durante lo sviluppo e la rigenerazione muscolare postnatale. 
Una caratteristica fondamentale delle cellule staminali adulte è la quiescenza. Sebbene siano stati fatti notevoli progressi nella comprensione dei complessi segnali che regolano lo stato di quiescenza, essi rimangono ancora per lo più sconosciuti. L'ormone tiroideo attivo T3 deriva direttamente dalla tiroide o è generato dalla deiodinazione del proormone T4. 
Gran parte della T3 intracellulare nel muscolo deriva dalla deiodinasi D2, mentre la D3 esercita una funzione opposta, catalizzando la degradazione di T4 e T3. 
I nostri dati preliminari hanno indicato che D2 e D3 sono componenti essenziali del programma miogenico delle cellule staminali muscolari (1, 2). L'obiettivo generale di questa proposta è quello di analizzare il ruolo della segnalazione di TH e del contributo locale delle deiodinasi al controllo della quiescenza delle cellule staminali muscolari (SA-I) e di identificare le vie di segnalazione attraverso cui TH esercita questi effetti (SA-II). Utilizzando linee di topi geneticamente manipolati, ci proponiamo di determinare come le deiodinasi controllino la quiescenza e la rigenerazione muscolare. 
In particolare, nella SA-I, caratterizzeremo gli effetti della deplezione di D2 specifica per le MuSC in vitro e in vivo. Valuteremo se l'assenza di D2 influisce sull'equilibrio tra cellule staminali quiescenti (q-MuSCs) e cellule staminali attivate (a-MuSCs). In SA-II, attraverso analisi bioinformatiche di RNA-seq, eseguite su MuSC wild type e MuSC Dio2-depletate, si approfondiranno i meccanismi molecolari alla base del controllo TH della quiescenza delle MuSC. 
Nel complesso, questi studi stabiliranno come il controllo selettivo della concentrazione intracellulare di TH possa essere sfruttato per migliorare le fasi limitanti della rigenerazione muscolare, per modulare l'espansione e/o la differenziazione delle cellule staminali in un contesto terapeutico e come ciò possa contribuire a ottimizzare gli eventi rigenerativi nelle malattie umane.

I trattamenti antitumorali possono indurre un invecchiamento accelerato e malattie legate all'età nei sopravvissuti al cancro attraverso l'induzione della senescenza cellulare. La rimozione farmacologica delle cellule senescenti ha un potenziale come approccio innovativo per limitare le tossicità delle attuali chemioterapie, con un conseguente miglioramento della durata della salute e della vita dei sopravvissuti al cancro, favorendo un invecchiamento sano. Un approccio terapeutico in grado di eliminare le cellule senescenti, mirando ad esse in modo selettivo, efficiente e sicuro, potrebbe coinvolgere le cellule CAR-T mirate agli antigeni di superficie specifici della senescenza. Amor et al. hanno dimostrato che, puntando uPAR, una proteina di superficie cellulare indotta durante la senescenza, con cellule CAR-T specifiche, è possibile abbattere efficacemente le cellule senescenti indotte dalla terapia in vitro e in vivo, prolungando al contempo la durata della salute e della vita di topi affetti da adenocarcinoma polmonare e quella di topi naturalmente invecchiati. I ricercatori del laboratorio ospitante hanno caratterizzato il repertorio di proteine transmembrana delle cellule tumorali prostatiche murine senescenti attraverso l'analisi proteomica e hanno identificato una proteina chiamata SENO2, che è fortemente upregolata nelle cellule senescenti rispetto a quelle non senescenti. Il bersaglio identificato è stato convalidato anche in diverse linee cellulari di cancro alla prostata umano dopo l'induzione della senescenza con la chemioterapia e in modelli di senescenza indotta da oncogeni. Il laboratorio ospitante ha già sviluppato e brevettato un costrutto CAR di seconda generazione contro il SENO-2 umano come dominio di riconoscimento dell'antigene e il dominio transmembrana e intracellulare delle proteine costimolatorie CD28 e CD3ζ. In parallelo, stanno generando un costrutto CAR che riconosce il SENO-2 del topo. Questo progetto mira a studiare l'efficacia e la sicurezza della terapia con cellule CAR-T mirate alla proteina SENO-2 in cellule sane come nuovo approccio senolitico per alleviare gli effetti collaterali della senescenza indotti dalla chemioterapia, con l'obiettivo di invertire gli aspetti dell'invecchiamento cellulare e promuovere un invecchiamento sano.