Le ricerche in ambito pre-clinico riguardano l’applicazione delle tecniche di imaging molecolare
e cellulare a patologie oncologiche, per lo studio in vivo di protocolli vaccinali anti-neoplastici;
a patologie di natura traumatica del sistema nervoso centrale, per la visualizzazione dell’efficacia
di terapie cellulo-mediate; e a patologie dell’apparato muscolare (miopatie idiopatiche), anche in
questo caso per la visualizzazione dell’efficacia di terapie cellulo-mediate.
Visualizzazione di Cellule Dendritiche (DC) in protocolli vaccinali anti-neoplastici.
La crescente comprensione della biologia e del ruolo delle DC nell'ambito del sistema immunitario,
è alla base dello sviluppo di nuovi protocolli di immunoterapia attiva anti-neoplastica basati
sull'utilizzo di tali cellule in diversi protocolli vaccinali sia a livello clinico
(melanoma, linfoma, glioblastoma) che pre-clinico.
L'efficacia di tali protocolli di vaccinazione non risulta tuttavia riproducibile
in tutti i soggetti analizzati finora. Vi è pertanto la necessità di studiare più
approfonditamente le variabili che influenzano l'efficacia della vaccinazione con DC,
tra cui la via di somministrazione, la capacità di migrazione, e il contributo
effettivo delle DC nell'attivazione della risposta anti-neoplastica.
Tali parametri possono essere valutati in modo dinamico mediante l'utilizzo delle
nuove tecniche di imaging molecolare e cellulare. La maggior parte dei protocolli
in fase di studio si basa sull’uso della RM come tecnica di elezione per l’elevata risoluzione,
e per l'esistenza di agenti di contrasto che possono essere fagocitati dalle DC immature.
Per superare alcune limitazioni di questa tecnica, tuttavia, ci si sta indirizzando
verso nuove nano-biotecnologie finalizzate allo sviluppo e impiego di nuovi tipi di
particelle "core-shell" da utilizzare come tali o coniugate con molecole bioattive
(ad esempio con fluorofori o enzimi o nel caso del nostro studio con antigeni tumorali).
In particolare gli obiettivi principali di questo progetto consistono nella messa a punto
e nella valutazione della fattibilità di un protocollo vaccinale antineoplastico che sfrutta
DC caricate con antigeni tumorali in un modello murino di carcinoma mammario.
I nostri risultati preliminari hanno permesso di dimostrare che la marcatura con particelle paramagnetiche
commerciali non perturba lo stato di immaturità e non impedisce la maturazione delle DC indotta da LPS, e
che tali manipolazioni non alterano le caratteristiche fisiologiche delle DC.
Inoltre studi in vivo nel modello animale che sviluppa lesioni tumorali della ghiandola mammaria, hanno
dimostrato la capacità delle DC caricate con le nanoparticelle di migrare verso il linfonodo drenante dal tumore.
Sono in corso studi sperimentali per l’ottimizzazione del protocollo di marcatura al fine di produrre
immagini di risonanza più chiare. Si procederà inoltre alla marcatura delle DC con fluorofori al
fine di seguire la loro migrazione in vivo anche con tecniche di imaging ottico. A seguito della
messa a punto finale questo protocollo permetterà di seguire in vivo la dinamica della distribuzione
delle DC e la loro migrazione a livello linfonodale mediante imaging con RM e fluorescenza, utilizzando
mezzi di contrasto (nanoparticelle paramagnetiche) commerciali e di neosintesi.
Questa ricerca viene svolta nell’ambito di una collaborazione con il Prof. Mario Clerici e la Prof.ssa
Daria Trabattoni entrambi dell’Università degli Studi di Milano.
Responsabili del progetto sono la Dott.ssa Cristina Martelli e Dott.ssa Luisa Ottobrini
Sviluppo di modelli per la visualizzazione dell’efficacia di terapie cellulo-mediate.
Numerosi protocolli di terapia cellulo-mediata sono limitati dall’impossibilità di studiare
in vivo processi cruciali quali la distribuzione e localizzazione nell’organo bersaglio, la successiva
proliferazione, differenziamento e vitalità delle cellule utilizzate.
Nell’ambito di un finanziamento ricevuto dalla Fondazione CARIPLO nel 2007 è in corso lo sviluppo di due
modelli sperimentali per la visualizzazione dell’efficacia di terapie cellulo-mediate. Il primo applicato
alle lesioni del midollo spinale, il secondo alle miopatie idiopatiche.
A) Sviluppo di modelli per la visualizzazione dell’efficacia di cellule staminali
neurali nelle lesioni midollari spinali
La possibilità di sostituire le cellule perse rappresenta un aspetto di grande importanza per
il recupero della lesione spinale. È in studio una terapia basata sull’utilizzo di cellule staminali
di origine neurale che potrebbe permettere la sostituzione della popolazione neurale perduta a seguito della lesione traumatica.
Recentemente è stata dimostrata l’efficacia della risonanza magnetica per la visualizzazione in vivo di cellule neuronali impiegate
nella rigenerazione tissutale dopo danno traumatico indicando l’applicabilità di tale tecnica a popolazioni di cellule staminali.
Lo scopo del progetto è quindi la messa a punto di protocolli di marcatura per la visualizzazione in vivo di
cellule staminali neurali prelevate da topi CD1 sani e l’impiego di cellule così marcate per la valutazione
del processo riparativo. Il progetto prevede l’infezione con due diversi vettori virali contenenti due geni reporter.
Il primo reporter posto sotto il controllo di un promotore costitutivo (PGK), il secondo reporter posto sotto il
controllo di un promotore neurone-specifico. Mediante l’impiego del primo reporter ci si propone di seguire nel
tempo la distribuzione delle cellule staminali neurali nell’organismo ricevente, con il secondo reporter si
intende visualizzare il differenziamento delle cellule staminali neurali in vivo. I risultati finora ottenuti
hanno permesso di dimostrare che la marcatura con particelle paramagnetiche non diminuisce la vitalità cellulare
e non inibisce la formazione di nuove neurosfere da parte di cellule marcate.
Questa ricerca viene svolta nell’ambito di una collaborazione con il Prof. Alfredo Gorio dell’Università degli Studi di Milano.
Responsabili del progetto sono la Dott.ssa Ramona Lui e Dott.ssa Luisa Ottobrini
B) Sviluppo di modelli per la visualizzazione dell’efficacia di terapie con mesangioblasti
nelle miopatie idiopatiche
I mesoangioblasti possono maturare differenziandosi in diverse tipologie di cellule mesodermiche
e possono restaurare la struttura e la funzionalità muscolare. Questa potenzialità potrebbe quindi
essere sfruttata nel trattamento di diverse miopatie idiopatiche. Lo scopo del progetto è quindi la
messa a punto di protocolli di marcatura di mesoangioblasti e l’impiego di cellule così marcate per
la visualizzazione in vivo del processo rigenerativo muscolare.
Il progetto prevede l’isolamento di mesoangioblasti da biopsie umane, la loro marcatura in modo diretto
e indiretto e l’iniezione in modelli animali per valutare nel tempo la loro distribuzione nell’organismo
ricevente e il differenziamento in muscolo scheletrico.
Il progetto prevede l’infezione con due diversi vettori virali contenenti due geni reporter. Il primo
reporter posto sotto il controllo di un promotore costitutivo (PGK), il secondo reporter posto sotto
il controllo di un promotore muscolo-specifico. Mediante l’impiego del primo reporter ci si propone
di seguire nel tempo la distribuzione delle cellule staminali neurali nell’organismo ricevente, con
il secondo reporter si intende visualizzare il differenziamento delle cellule staminali neurali in vivo.
I primi esperimenti effettuati per la marcatura dei mesoangioblasti in presenza di diversi agenti di
transfezione (Poly-L-Lisina e Polybrene) hanno dimostrato che il processo di marcatura con particelle
paramagnetiche è efficiente e determina solo una modesta iduzione (20%) della vitalità.
Questa ricerca viene svolta nell’ambito di una collaborazione con il Prof. Mario Clerici dell’Università
degli Studi di Milano e con la Prof.ssa Morosetti dell’Università Cattolica del Sacro Cuore.
Responsabili del progetto sono la Dott.ssa Ilaria Libani e Dott.ssa Luisa Ottobrini
Valutazione dell’accuratezza di quantificazione di un sistema per piccoli animali basato su cristalli YAP
Scopo dello studio è la valutazione dell’accuratezza di quantificazione di un sistema PET per piccoli
animali in relazione alla finestra energetica e ai fantocci utilizzati per la calibrazione.
Dai dati raccolti è emerso che, per ottenere una accuratezza di quantificazione inferiore al 5%, devono essere
somministrate dosi contenute all’animale e devono essere utilizzati una finestra energetica compresa tra 250 ed 850
Kev ed appropriati fantocci di calibrazione per studi con ratti e topi.
Tale studio fornisce informazioni utili per una ottimizzazione degli studi in vivo su piccoli animali.
Lo studio è stato svolto in collaborazione con l’Istituto Scientifico Universitario San Raffaele di Milano.
I responsabili dello studio sono la Dott.ssa Michela Lecchi e la Dott.ssa Sara Belloli.