Titolo progetto:

Sviluppo di un modello in vitro 3D di vascolatura midollare per lo studio dei determinanti cellulari e molecolari condivisi dalle malattie cardiovascolari e neoplastiche

Totale quota 5 x mille: 36.918,44 €
Inizio Progetto: 01/01/2024
Fine Progetto: 31/12/2024

Sintesi Progetto – Abstract:

Nell’ambito delle patologie cronico-degenerative le malattie cardiovascolari e oncologiche rappresentano la principale causa di mortalità. Pur essendo considerate entità nosologiche separate, con diversi percorsi preventivi, diagnostici e terapeutici, nell’ultimo decennio è emersa una forte connessione tra le due. Infatti, da un lato, trattamenti antitumorali sono associati allo sviluppo di malattie cardiovascolari, di cui la cardio-oncologia mira a identificare cause e conseguenze per sviluppare precisi approcci preventivi. Dall’altro, pazienti con malattie cardiovascolari presentano un rischio più elevato di sviluppare tumori rispetto alla popolazione generale, tematica di cui si occupa la nuova branca della ‘cardio-oncologia inversa’. È importante notare che non solo le malattie cardiovascolari e oncologiche condividono fattori di rischio come obesità, diabete mellito, alcolismo e fumo, ma anche molteplici meccanismi molecolari. In base a queste evidenze, la Direzione Scientifica dell’IRCCS MultiMedica ha deciso di utilizzare i finanziamenti relativi delle donazioni 5×1000 per condurre nuovi studi traslazionali, clinici e di popolazione per comprendere i meccanismi che mediano questa associazione. La capacità dell’IRCCS MultiMedica di operare attivamente nella ricerca clinica e traslazionale sia nel campo cardiovascolare che oncologico consentirà lo sviluppo di strategie innovative basate sui risultati di questi studi in grado di migliorare la prevenzione primaria di entrambe le patologie, affinarne i meccanismi di diagnosi precoce ed identificare nuovi e precisi percorsi terapeutici.

Tra i meccanismi condivisi dalle malattie cardiovascolari e neoplastiche è di grande interesse la comprensione dei processi biologici che regolano il traffico di cellule nel midollo osseo. In particolare, è fondamentale comprendere i determinanti del rilascio dal midollo osseo di cellule progenitori circolanti CD34⁺ protettive per il sistema cardiovascolare (processo alterato sia nel diabete che nella malattia aterosclerotica definito mobilopatia), e di ingresso di cellule tumorali (metastasi midollare) per guidare terapie di precisione condivise.

Sistemi in vitro sofisticati composti da cellule umane coltivate in un ambiente simil-fisiologico rappresentano uno strumento recente che offre una valida alternativa alla variabilità che si riscontra con i tradizionali modelli animali. In questo progetto intendiamo quindi sviluppare un modello 3D di midollo osseo umano in vitro per lo studio della migrazione di cellule attraverso la vascolatura del midollo. A questo scopo saranno arruolati pazienti con malattia aterosclerotica in presenza o assenza di diabete e controlli, da cui saranno raccolti campioni di midollo osseo da materiale di scarto ottenuto da intervento di protesi all’anca e/o di sangue periferico. Nella prima fase del progetto le cellule vascolari (periciti) e CD34⁺ raccolte dai controlli, insieme a cellule tumorali commerciali, saranno utilizzate per la messa a punto del modello di migrazione in vitro. In parallelo, attraverso un approccio di sequenziamento a singola cellula si valuterà il profilo di espressione genica di cellule CD34⁺ associate alla malattia per individuare target molecolari su cui intervenire con terapie mirate. In seguito, saranno testati nel nuovo modello diversi composti/farmaci conosciuti per la loro capacità di promuovere o inibire la migrazione di cellule CD34⁺ e tumorali, rispettivamente.

In conclusione questo progetto consentirà in primo luogo di identificare nuovi biomarcatori di malattia e bersagli per terapie innovative. Inoltre porterà allo sviluppo di un modello innovativo utile per lo studio dei meccanismi di metastasi tumorale e la mobilopatia diabetica consentendo lo sviluppo di terapie efficaci e personalizzate.

Data percezione fondi 5 x mille: 22/09/2023

Budget

 Situazione aggiornata a luglio 2024

Titolo progetto:

Titolo progetto: “MATISSE-Un Modello di organo artificiale della vAscolaTura del mIdollo oSSEo umano”

Totale quota 5 x mille: 35.900,39 €
Inizio Progetto: 01/01/2023
Fine Progetto: 31/12/2023

Sintesi Progetto – Abstract:
Il riconoscimento dei meccanismi molecolari che regolano la funzione cellulare potrebbe portare allo sviluppo di terapie innovative. In questo contesto, lo studio dell’interazione tra le cellule del sistema cardiovascolare (sia mature che progenitrici) e del sistema immunitario è di fondamentale importanza al fine di prevenire e contrastare l’evoluzione di malattie cardiovascolari.
Un controllo centrale dell’omeostasi vascolare è esercitato dal midollo osseo, fonte principale di cellule leucocitarie ad azione protettiva del sistema cardiovascolare. Il midollo osseo rappresenta il principale organo deputato alla sintesi di cellule staminali ematopoietiche che permettono di rinnovare continuamente gli eritrociti, leucociti (granulociti, monociti e linfociti) presenti nel sangue e danno origine anche a cellule mononucleate specializzate nell’angiogenesi riparativa. Le evidenze raccolte mediante lo studio dei meccanismi alterati in malattie cardiometaboliche ci hanno portato ad ipotizzare che un deterioramento funzionale del midollo rappresenti uno dei principali meccanismi responsabili della malattia attraverso la disfunzione delle cellule rigenerative in esso contenute.

Tale deterioramento potrebbe avere conseguenze negli organi periferici con compromissione del sistema cardiovascolare anche a stadi precoci di fragilità geriatrica. Ad oggi non sono disponibili modelli sperimentali in vitro utili alla caratterizzazione cellulare e molecolare delle alterazioni della nicchia midollare ed in particolare della vascolatura con cellule endoteliali umane primarie del midollo osseo.
In questo progetto si intende quindi approfondire i meccanismi di crosstalk tra cellule ematopoietiche/infiammatorie e cellule vascolari umane (endoteliali e periciti) midollari sfruttando modelli innovativi in vitro di interazione funzionale.

Un modello di organo artificiale costituito da cellule vascolari midollari umane primarie è in sviluppo presso i laboratori della collaboratrice esterna al progetto, dottoressa Camilla Cerutti, IEO il cui interesse principale è lo studio delle metastasi midollari.  Si intende quindi combinare l’expertise dei ricercatori dell’IRCCS MultiMedica con quelle dello IEO per sviluppare e testare un nuovo modello di organo artificiale della vascolatura midollare umana.
In particolare, saranno sviluppati modelli di co-coltura cellulare in 2D ed in 3D. Presso la MultiMedica saranno isolate e caratterizzate cellule endoteliali e periciti di midollo osseo umano che saranno coltivate presso l’IEO su appositi supporti microfluidici (chips) in 2D ed in 3D con l’applicazione di un flusso controllato contenente cellule circolanti per mimare le condizioni fisiologiche del midollo osseo umano. Completata una prima fase di raccolta e caratterizzazione di cellule vascolari del midollo, tali cellule saranno analizzate e caratterizzate nel modello in vitro di organo artificiale in co-coltura con cellule circolanti.

In primo luogo, sfruttando un finanziamento della dottoressa Cerutti saranno analizzate cellule leucemiche e di cancro alla mammella. Queste analisi ci consentiranno di valutare la rete capillare midollare in un contesto della malattia (metastasi tumorale) che costituirà il nostro prototipo per trasferire poi le informazioni acquisite in campo non oncologico per lo studio dell’invecchiamento e della fragilità.

In un secondo momento quindi studieremo l’interazione tra la vascolatura midollare e cellule del sistema immunitario progenitrici o mature ad azione protettiva del sistema cardiovascolare. Oltre agli aspetti funzionali delle cellule circolanti e vascolari studiate nel modello di organo in vitro come proliferazione, adesione e migrazione, verranno analizzati i meccanismi molecolari implicati nell’ interazione cellulare.

Data percezione fondi 5 x mille: 22/09/2022

Budget

 Situazione aggiornata a luglio 2023

• Anno finanziario 5 x mille: 2020

  Titolo progetto: Identificazione molecolare del soggetto a rischio cardiovascolare durante l’invecchiamento e in conseguenza del COVID-19.

  Totale quota 5 x mille: 38.041,68
  Inizio Progetto: 01/01/2022
  Fine Progetto: 31/12/2022

  Sintesi Progetto – Abstract:

  Sulla base dei risultati conseguiti nelle annualità 2018-2019 ci prefiggiamo di portare avanti uno studio di marcatori precoci di danno cardiovascolare in soggetti anziani con particolare attenzione al ruolo della fragilità e della malattia COVID-19 nella suscettibilità ad eventi avversi cardiovascolari.

  La fragilità è una sindrome che colpisce circa il 20% degli anziani, in cui il decadimento muscolo-scheletrico e cognitivo si associa ad un aumento di rischio di malattia cardiovascolare e di morte. La caratterizzazione di tale sindrome e l’individuazione di marcatori precoci della sua insorgenza ed evoluzione è di importanza cruciale per la gestione clinica della popolazione anziana in particolar modo nel periodo di emergenza sanitaria da COVID-19. Infatti, il COVID-19 colpisce più frequentemente gli anziani e sebbene le principali manifestazioni cliniche siano a carico dell’apparato respiratorio, le implicazioni per il sistema cardiovascolare sono a vari livelli con conseguenze dannose acute e croniche.

  Presso IRCCS MultiMedica sono stati raccolti dati di ricerca clinica (indice di fragilità, capacità polmonare e funzione cardiaca) e di base (abbondanza di cellule rigenerative cardiovascolari CD34+ e loro profilo genico) di 35 soggetti pre-fragili di età >65 anni. Già a stadi precoci di fragilità si è osservata un’alterazione della funzione cardiaca e respiratoria e uno shift pro-infiammatorio delle cellule CD34+ che esprimono alti livelli delle allarmine S100A8 e S100A9, due proteine con effetti negativi a livello cardiaco. Inoltre si è riscontrata un’associazione tra il profilo infiammatorio (citochine e cellule) in circolo e parametri di disfunzione diastolica. In collaborazione con l’Università di Padova i livelli di CD34+ e di allarmine sono stati studiati in una coorte di soggetti più fragili dimostrando una associazione con il rischio di eventi avversi cardiovascolari (MACE). Tali risultati sono stati pubblicati sulla rivista Aging Cell (Bonora&Spinetti, Hematopoietic progenitor cellliabilities and alarmins S100A8/A9 – related inflammaging associate with frailty and predict poor cardiovascular outcomes in older adults).

  Inoltre, al fine di valutare il rischio di danno cardiovascolare associato al COVID-19, è stata creata una biobanca di materiale biologico (sangue periferico) di pazienti ricoverati presso l’ospedale MultiMedica (protocollo approvato dal Comitato Etico MultiMedica, codice: CE-111-2020, dal titolo COVID-19: Creazione di una biobANca per studiAre i preDittori circolanti dell’evoluzione della mAlattia. Studio CANADA,).

  Ci si prefigge ora di:
  1) confermare i marcatori infiammatori di rischio di eventi cardiovascolari nell’anziano fragile tramite l’arruolamento di una nuova coorte di soggetti su cui inoltre condurre una approfondita analisi in vitro dei meccanismi molecolari di interazione tra cellule circolanti ematopoietiche/infiammatorie e cellule vascolari;
  2) condurre uno studio di identificazione di marcatori molecolari di decorso grave e danno cardiovascolare da COVID-19 mediante follow up dei soggetti di cui è stata creata la biobanca nelle annualità precedenti (protocollo CE-80-200271 , titolo: IdenTificazione di indicatOriciRcOlaNTi di decorso grave e danno cardiovascolare in pazienti affetti da COVID-19-Studio TORONTO).

  Data percezione fondi 5 x mille: 21/10/2021

  Budget

  	Quota sostenuta alla data di rendicontazione	Quota accantonata
  Personale di ricerca	12.072,00	12.072,00
  Apparecchiature	0,00	0,00
  Materiale uso destinato alla ricerca	3.060,59	10.781,59
  Spese di organizzazione	0,00	0,00
  Elaborazione dati	0,00	0,00
  Spese amministrative	0,00	0,00
  Altro (Costi di dissemination)	0,00	54,50
  Totale	15.132,59	22.908,09

   Situazione aggiornata a luglio 2022

Istruzioni per la compilazione della sezione dedicata