Descrizione del modulo "Immunità innata: ruolo di difesa e alterazioni patologiche (ME.P03.010.004)"

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  • Descrizione del modulo "Immunità innata: ruolo di difesa e alterazioni patologiche (ME.P03.010.004)" (literal)
Potenziale impiego per bisogni individuali e collettivi
  • L'identificazione di alcune delle cause delle malattie autoimmuni o di patologie con risposta innata anomala può permettere: 1. terapie mirate, 2. strategie preventive, 3. monitoraggio dell'efficacia dell'intervento tereapeutico L'identificazione di agenti/componenti microbici con attività immunomodulante può permettere lo sviluppo di nuovi vaccini e/o adiuvanti di vaccini. (literal)
Tematiche di ricerca
  • Il gruppo Boraschi (Laboratorio di Citochine e Immunità Innata dell'Unità distaccata di Pisa) indaga sui meccanismi di immunità innata alla base delle anomalie della risposta immune in una serie di patologie alla cui base è il malfunzionamento del sistema immunitario. In particolare lo studio è rivolto all'analisi di 1. anomalie nella produzione e regolazione di citochine e recettori infiammatori (IL-18, IL-1, IL-37, recettori IL-1R/TIR) nella patogenesi dell'autoimmunità (nell'uomo e nel topo), nelle malattie autoinfiammatorie e infiammatorie croniche (lupus eritematoso sistemico, sindrome di Schnitzler, artrite reumatoide, etc.) e nell'associazione infezione-tumore; 2. anomalie nella polarizzazione M1 vs. M2 dei monociti umani nelle patologie infettive (N. meningitidis, S. flexneri, E.coli, papillomavirus), autoimmuni e infiammatorie come base della degenerazione patologica; 3. profiling dell'attivazione M1 vs. M2 come biomarcatore predittivo di patologia; validazione tramite uso di modelli di attivazione in vitro, nanoparticelle ingegnerizzate, molecole di origine microbica e vegetale (es. beta-glucano, andrografolide, chitosano, virus, batteri). (literal)
Competenze
  • Il gruppo Boraschi dell'Unità distaccata di Pisa possiede forti competenze e lunga esperienza nel campo dell'immunobiologia dei monociti e macrofagi, delle citochine della famiglia IL-1/IL-18 e dei recettori della famiglia TIR, nell'ambito dei meccanismi di immunità innata e infiammazione. Negli ultimi anni, oltre a studi rivolti a infezioni e tumori, gli interessi del gruppo si sono focalizzati sul ruolo di citochine e recettori innati nella patogenesi dell'autoimmunità, utilizzando come modelli di indagine il lupus eritematoso sistemico umano e la sindrome lupica lpr del topo. Ultimamente lo studio è stato allargato ad altre patologie, come la sindrome di Schnitzler (che può essere classificata come malattia autoinfiammatoria), l'artrite reumatoide, le orticarie croniche e la sclerosi laterale amiotrofica. Il gruppo sta sviluppando un modello completamente in vitro di infiammazione umana, basato sulla stimolazione sequenziale con stimoli infiammatori e anti-infiammatori di monociti primari umani, che riproduce l'intero svolgimento della risposta innata/infiammatoria sia in condizioni fisiologiche che in situazioni patologiche. (literal)
Potenziale impiego per processi produttivi
  • L'identificazione di un pannello di marcatori di immunità innata predittivi dello stato immunitario (difensivo vs. distruttivo vs. difettivo) è suscettibile di sviluppo in una serie di saggi di tipo diagnostico-predittivo. La messa a punto di un modello interamente in vitro di infiammazione/attivazione innata nell'uomo costituisce un ulteriore punto di forza per lo sviluppo di sistemi prognostici e diagnostici e per il monitoraggio dell'efficacia terapeutica dei farmaci. Il modello consta al momento di tre tipologie diverse: due modelli di infiammazione \"fisiologica\" che riassumono le caratteristiche dell'evoluzione dell'attivazione in risposta a stimoli di origine batterica e a stimoli virali, e un modello di infiammazione \"patologica\" che riproduce la cronicizzazione dell'infiammazione nella condizione patologica dell'artrite reumatoide. (literal)
Tecnologie
  • Il gruppo Boraschi ha grande esperienza di colture cellulari di cellule di mammifero, sia primarie che in linea continua, in particolare delle cellule del sistema immunitario. Le tecnologie maggiormente utilizzate includono metodologie per l'attivazione e la modulazione dell'attivazione cellulare in vitro, con l'identificazione e il saggio quantitativo degli endpoints biologici rilevanti (es. saggi funzionali della produzione di citochine attive). Il gruppo si dedica inoltre all'analisi dell'espressione genica quantitativa (con diversi metodi di real-time PCR). Per lo studio del ruolo di recettori innati (es. TIR8) nella regolazione delle risposte innescate da IL-1 e IL-18, si utilizzano metodologie di iperespressione (trasfezione con plasmide codificante la proteina di interesse) e di silencing (con siRNA) su cellule mieloidi umane in coltura. Di particolare interesse per il gruppo è anche l'analisi bioinformatica dell'interazione citochina-recettori-inibitori della famiglia IL-1/IL-18 e IL-1R/IL-18R per la comprensione delle modalità di attivazione vs. inibizione alla ricerca di nuovi bersagli terapeutici nelle malattie infiammatorie croniche. (literal)
Obiettivi
  • 1. Identificare alcune delle cause delle malattie autoimmuni/autoinfiammatorie e delle malattie da risposta innata anomala (tumori, suscettibilità a infezioni) fra i meccanismi dell'immunità innata. 2. Determinare una serie di marcatori (correlati dello stato di immunità naturale) predittivi del rischio di patologia. 3. Sviluppare un modello in vitro di infiammazione nell'uomo con efficacia prognostico-diagnostica e di monitoraggio dell'efficacia terapeutica. 4. Chiarire i meccanismi di interazione citochina-recettore per l'identificazione di potenziali bersagli farmacologici per nuove terapie. 5. Identificare agenti/componenti microbici con attività immunomodulante sui monociti, come possibili candidati per nuovi vaccini/adiuvanti per vaccini. 6. definire nuovi sistemi cellulari in vitro per l'identificazione del rischio immunologico di nanoparticelle e nanomateriali ingegnerizzati. (literal)
Stato dell'arte
  • Che i meccanismi e le citochine dell'immunità innata e dell'infiammazione siano alla base degli errori del sistema immunitario che causano l'iperreattività (autoimmunità, allergie) o l'ipoattività (immunodeficienze, tumori) del sistema immunitario è un concetto che sta prendendo piede con sempre maggior convinzione. I meccanismi di identificazione del patogeno o del segnale di pericolo (immunità innata) sono quelli che innescano poi la risposta di difesa di tipo infiammatorio dirigendola verso l'elemento scatenante. La capacità del sistema innato (recettori, sensori) e dei primi effettori della risposta difensiva di discriminare fra elementi estranei (e dunque potenzialmente pericolosi) e molecole proprie (contro cui non deve essere montata una risposta) è il campo di indagine più promettente per identificare i meccanismi su cui si basa la reattività immunitaria anomala che causa la patologia. Tale identificazione è essenziale per poter disegnare nuove strategie terapeutiche mirate, nuovi marcatori prognostici e diagnostici, nuovi farmaci e interventi preventivi. (literal)
Tecniche di indagine
  • Le tecniche di indagine adottate dal gruppo Boraschi prevedono l'analisi integrata dell'attivazione cellulare, sia con tecnologie high-throughput di trascrittomica e proteomica, che con tecnologie mirate. Per esempio, l'analisi dell'eccessiva attivazione dovuta a IL-18 nelle patologie autoimmuni viene condotta come segue: - espressione genica IL-18 (real-time PCR) - espressione genica dell'enzima che matura IL-18 (real-time PCR) - attività enzimatica (saggio enzimatico specifico in Western blotting) - presenza proteina IL-18 matura (ELISA) - espressione genica inibitore IL-18BP (real-time PCR) - presenza di IL-18BP (ELISA) - calcolo della quantità di IL-18 matura libera, in base alle quantità di IL-18 e IL-18BP - saggio funzionale di attività IL-18 (induzione IFN-gamma in cellule responsive) - espressione genica delle due catene del recettore IL-18 (real-time PCR) - presenza catene recettoriali sulla superficie delle cellule responsive (citofluorimetria) - espressione genica recettore inibitorio TIR8 (real-time PCR) - presenza TIR8 su superficie cellulare (citofluorimetria) - saggio funzionale attivazione con IL-18 di cellule esprimenti recettori (induzione IFN-gamma). (literal)
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