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Dipartimento di Ricerca Medicina molecolare

Laboratorio Biologia Cellulare e Medicina Rigenerativa

Nell’ambito delle malattie renali acute e croniche il laboratorio si occupa di studiare nuove strategie terapeutiche per ripristinare la struttura e funzione dell’organo danneggiato esplorando nuovi approcci basati sulla medicina rigenerativa attraverso l’impiego di cellule staminali e dei loro prodotti biologici. Inoltre, con lo scopo ultimo di identificare nuove cure per i pazienti stiamo studiando i meccanismi patogenetici alla base dell’insorgenza del danno renale. In particolare, studiamo il coinvolgimento delle proteine del complemento nella patogenesi della nefropatia diabetica e delle malattie renali rare con manifestazioni trombotiche come la sindrome emolitico uremica e la porpora trombotica trombocitopenica.

A seguito della recente pandemia di COVID-19, i ricercatori del laboratorio hanno messo al servizio la propria esperienza per lo studio dei meccanismi che determinano il danno endoteliale polmonare nei processi tromboembolici osservati nei pazienti con COVID-19.

Linee di ricerca

L’origine embrionale delle malattie renali dell’adulto

Un bambino nato prematuro e/o con un basso peso alla nascita ha un rischio superiore di sviluppare, da adulto, ipertensione, malattie cardiovascolari e danno renale. Ancora non sono chiari i meccanismi che legano lo sviluppo dell’embrione in condizioni svantaggiose e l’insorgenza di patologie nel corso della vita post-natale. Si sa però che un basso peso alla nascita si associa ad un numero inferiore di nefroni, le unità filtranti del rene. La nostra ricerca si propone di identificare i meccanismi coinvolti nello sviluppo del rene embrionale che, se alterati, possono aumentare la suscettibilità a sviluppare patologie renali nel corso della vita post-natale. In quest’ambito, stiamo studiando il ruolo che ricopre la proteina mitocondriale SIRT3 nella nefrogenesi e stiamo valutando la possibilità che possa rappresentare un valido target per la normalizzazione del numero di nefroni.

Medicina rigenerativa del rene

La terapia cellulare rappresenta la nuova frontiera della medicina rigenerativa. Il nostro laboratorio, che da tempo studia cellule staminali/precursori di diversa origine come terapia per le malattie renali acute e croniche, ha recentemente attribuito particolare efficacia alle cellule mesenchimali stromali isolate dal sangue del cordone ombelicale nella protezione dal danno renale acuto. In particolare, la secrezione di sostanze biologicamente attive e di vescicole extracellulari promuove il riparo dei tessuti anche attraverso la protezione dei mitocondri, organelli fondamentali per il metabolismo energetico e antiossidante delle cellule. Questi risultati danno nuovo impulso all’impiego delle cellule come veicolo di sostanze pro-rigenerative al sito di danno. In quest’ambito, stiamo mettendo a punto strategie che includono approcci di ingegneria cellulare per potenziare il rilascio di fattori e vescicole che promuovono la rigenerazione e che aumentano l’efficacia terapeutica delle cellule.

Le proteine del complemento nella nefropatia diabetica

Il nostro laboratorio ha contribuito alla comprensione dei meccanismi alla base dello sviluppo della nefropatia diabetica. Per la prima volta abbiamo dimostrato che durante l’attivazione del sistema del complemento, elemento fondamentale del sistema immunitario, si genera la proteina attiva C3a che è un importante mediatore di danno renale in quanto causa disfunzione e perdita dei podociti a livello glomerulare. In modelli sperimentali di nefropatia diabetica abbiamo dimostrato che il trattamento con un antagonista recettoriale di C3a migliora la funzione renale e preserva la struttura del glomerulo proteggendo l’integrità dei mitocondri nei podociti. Questi dati sono un importante punto di partenza per lo sviluppo di terapie innovative per la cura della nefropatia diabetica.

Le proteine del complemento nelle microangiopatie trombotiche

Obiettivo di questa linea di ricerca è di capire come le proteine del complemento, elementi essenziali del sistema immunitario, possano rappresentare mediatori di danno e possibili bersagli terapeutici nelle microangiopatie trombotiche come la sindrome emolitico uremica (SEU) e porpora trombotica trombocitopenica (PTT). Abbiamo messo a punto un test ex vivo grazie al quale abbiamo scoperto che nella SEU e nella PTT è presente una attivazione incontrollata del complemento a livello endoteliale che porta alla formazione di trombi nella microcircolazione. Questo saggio ci permette di monitorare sia l’attività della malattia, discriminando la fase acuta dalla remissione, sia di testare l’efficacia del trattamento farmacologico ricevuto dai pazienti. Inoltre, con questo test stiamo valutando l’attività a livello endoteliale di nuovi potenziali farmaci inibitori del complemento.

Identificazione dei meccanismi cellulari alla base del danno endoteliale nelle forme più severe di COVID-19

Nell'ambito della recente pandemia di COVID-19, il laboratorio si è occupato di identificare i meccanismi cellulari in vitro attivati da SARS-CoV-2 che portano a danno endoteliale alla base dei fenomeni trombotici che si verificano frequentemente nei pazienti con forme severe di COVID-19. Nello specifico, il laboratorio ha dimostrato che l’esposizione della proteina spike 1 (S1) di SARS-CoV-2 è in grado di indurre sulla superficie delle cellule endoteliali del microcircolo l’espressione della molecola adesiva ICAM-1 e di von Willebrand Factor (vWF), proteine associate rispettivamente all’adesione di cellule infiammatorie e alla formazione di trombi. In questo contesto, l’attivazione del complemento gioca un ruolo chiave nell’esacerbare il danno endoteliale indotto da S1 e inibitori delle diverse via di attivazione del complemento si sono dimostrati efficaci nel prevenire il danno endoteliale indotto da S1. Il laboratorio si sta inoltre occupando di sviluppare un modello in vivo con topi transgenici che esprimono ACE2 umano per valutare come la proteina S1 sia in grado di indurre un danno polmonare acuto caratterizzato da danno endoteliale ed attivazione del complemento.

Studio della risposta umorale e cellulare a lungo termine nei soggetti esposti ad infezione da SARS-CoV-2 o vaccinati

Nell’ambito di COVID-19, il laboratorio si è occupato di valutare la diffusione del virus immediatamente dopo la prima ondata pandemica di marzo 2020 mediante l’utilizzo di test sierologici e tamponi antigenici per identificare la presenza di anticorpi specifici per diverse proteine di SARS-CoV-2 o il materiale genetico del virus nella popolazione della provincia di Bergamo, una delle più colpite ad inizio pandemia. Inoltre il laboratorio si sta occupando di monitorare come evolve nel tempo la protezione immunitaria garantita dalla vaccinazione sia in termini di immunità umorale, intesa come anticorpi neutralizzanti con capacità di bloccare l’infezione virale in cellule in coltura, sia cellulare, ovvero la risposta guidata da cellule T e B della memoria.

Responsabili
Barbara
Imberti
Capo Laboratorio
Capo Laboratorio
barbara.imberti@marionegri.it
Senior Advisor
Marina
Morigi
Senior Advisor
marina.morigi@marionegri.it
Capi Unità
Miriam
Galbusera
Capo Unità
miriam.galbusera@marionegri.it
Personale
Michelle
Prioli Miranda Soares
Ricercatore
michelle.prioli@marionegri.it
Donata
Santarsiero
Ricercatore
donata.santarsiero@marionegri.it
Anna
Pezzotta
Ricercatore
anna.pezzotta@marionegri.it
Luca
Perico
Ricercatore
luca.perico@marionegri.it
Sara
Gastoldi
Ricercatore
sara.gastoldi@marionegri.it
Simona
Buelli
Ricercatore
simona.buelli@marionegri.it
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Codice:

International Consensus on Cardiopulmonary Resuscitation.

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