Descrizione del modulo "cellule staminali ematopoietiche: differenziazione e potenziale terapeutico (ME.P05.020.005)"

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  • Descrizione del modulo "cellule staminali ematopoietiche: differenziazione e potenziale terapeutico (ME.P05.020.005)" (literal)
Potenziale impiego per bisogni individuali e collettivi
  • La ricerca di nuovi target terapeutici e la generazione di cellule ematopoietiche trapiantabili a partire da una fonte virtualmente inesauribile quale le iPS risponde ai bisogni individuali di cura di malattie specifiche, e collettivi per l'impatto sul sistema sanitario. (literal)
Tematiche di ricerca
  • - Studio di micro-RNA (miRNA) controllati da Pbx1 che regolano il bilancio tra differenziazione e autorinnovamento nelle HSC. I miRNA candidati verranno over-espressi o down-regolati in HSC primarie per studiarne l'effetto con saggi in vitro e in vivo, dopo trapianto in topi riceventi. - Studio del coinvolgimento di Pbx1 nell'insorgenza o nel mantenimento di leucemie mieloidi e di malattie mieloproliferative, attraverso un approccio genetico. - Differenziamento di cellule pluripotenti indotte (iPSC) verso HSC. Le iPSC verranno generate da topi wt o da topi affetti da osteopetrosi, oppure da pazienti affetti dalla stessa malattia. Le cellule differenziate verranno testate per la loro proprietà di multipotenza e di differenziamento in osteoclasti, cellule derivate dalla linea mieloide la cui mancata funzionalità porta all'osteopetrosi. (literal)
Competenze
  • Gli studi della titolare del presente modulo si sono sempre concentrati sulle cellule staminali ematopoietiche, sia come ricerca di base, sia come medicina traslazionale, con applicazioni nella terapia genica delle immunodeficienze primarie e nel cancro, e ultimamente come medicina rigenerativa. In dettaglio, le competenze comprendono tutti i sistemi sperimentali per lo studio delle HSC murine e dei progenitori ematopoietici nell'adulto e durante lo sviluppo, in condizioni normali e patologiche, compresi saggi in vitro e modelli di trapianto in vivo, così come analisi citofluorimetriche sia per l'analisi che per la separazione di sottopopolazioni cellulari. Si ha inoltre esperienza in esperimenti nell'uso di strumenti bioinformatica per l'analisi di espressione di geni e di micro-RNA, e di sistemi in vitro e in vivo per il differenziamento di cellule umane e murine verso le linee mieloide, eritroide e linfoide, in colture di cellule ES e iPS umane e murine, in tecniche di trasferimento genico. (literal)
Potenziale impiego per processi produttivi
  • Lo studio di Pbx1 e di miRNA coinvolti nel determinare il differenziamento delle HSC può portare all'individuazione di nuovi target terapeutici per la cura di leucemie e malattie mieloproliferative. Lo studio del differenziamento di iPS in cellule del sistema ematopoietico può portare alla produzione di cellule da impiegare nela medicina rigenerativa. (literal)
Tecnologie
  • La principale metodologia per studiare la biologia delle HSC e in particolare il ruolo di Pbx1 nel sistema ematopoietico consiste nell'uso di modelli murini, in particolare KO-condizionali che consentono l'inattivazione specifica di Pbx1 nelle HSC grazie all'incrocio con topi che esprimono la ricombinasi Cre sotto il controllo del promotore Tie2 oppure sotto il promotore Mx1, dopo induzione. Lo studio del differenziamento di iPS verso HSC e progenitori ematopoietici si svolge attraverso colture in vitro e in seguito trapianti delle cellule differenziate in utero o in vena temporale di topi neonati. (literal)
Obiettivi
  • Il presente modulo si propone di perseguire i seguenti obiettivi: - Studio dei geni e dei miRNA coinvolti nel determinare il corretto equilibrio tra auto rinnovamento e differenziamento delle HSC; - Ricerca di nuovi target terapeutici per la cura di leucemie; - Cura di malattie genetiche dovute a difetti funzionali di cellule ematopoietiche attraverso terapia cellulare a partire da iPS autologhe. (literal)
Stato dell'arte
  • Pbx1 è un proto-oncogene coinvolto in traslocazioni cromosomiche implicate in leucemia linfoblastiche acute. Abbiamo dimostrato che nell'adulto Pbx1 regola positivamente la quiescienza delle HSC; la sua assenza nelle HSC post-natali, studiata grazie a modelli murini KO condizionali, causa eccessiva proliferazione e differenziamento prematuro delle HSC stesse, portando in fine al loro esaurimento. Analisi bioinformatiche hanno evidenziato inoltre come Pbx1 mantenga dei pathway proto-oncogenici nei progenitori mieloidi, verosimilmente in virtù della sua capacità di inibire il differenziamento a diversi stadi della gerarchia ematopoietica. Il meccanismo attraverso cui Pbx1 mantiene lo stato indifferenziato nelle HSC e nei progenitori non è tuttavia ancora chiaro, compreso il coinvolgimento o meno dei miRNA. Il differenziamento di cellule iPS verso la linea ematopoietica, in particolare mielo-eritroide, è stata ottenuta con successo in vitro, anche dal nostro laboratorio. Il loro potenziale terapeutico nella medicina rigenerativa è tuttavia ancora da dimostrare, e noi ci proponiamo di dare il nostro contributo in questo settore usando l'osteopetrosi come modello di malattia (literal)
Tecniche di indagine
  • Le tecniche di indagine comprendono la citofluorimetria, saggi in vitro e in vivo, la microscopia ottica, la genetica, la biologia molecolare, la bioinformatica. (literal)
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