MERIDIAN
(Measuring the Effects of Radiation
on Immunity and DIfferentiAtioN)
Descrizione sintetica: Il progetto MERIDIAN si propone di studiare
l'effetto delle radiazioni ionizzanti (principalmente X e Gamma, ma
anche elettroni) attraverso un dispositivo altamente innovativo,
costituito da una co-cultura di cellule derivate da carcinoma
intestinale (cellule Caco2) e cellule immunitarie.
Gli elementi di novità che il progetto introduce sono sia di tipo
biologico che di protocollo di irraggiamento, e soprattutto sono
volti a rispondere ad una domanda specifica:
Quali sono, in un contesto multitissutale, i meccanismi d'azione
delle radiazioni ionizzanti alle alte e alle basse dosi in tessuti
tumorali e sani e come il danno radioindotto può essere
propagato bidirezionalmente alle cellule circostanti tramite
molecole secrete dalle cellule stesse ?
MERIDIAN
2
Un esperimento di questo tipo, che è innovativo e a basso costo,
può fornire informazioni utili non solo in un contesto radiobiologico
(sia di tipo protezionistico che radioterapico), ma può aiutare la
comprensione di un fenomeno strettamente legato all'azione delle
radiazioni ionizzanti quale quello della senescenza cellulare e della
sua propagazione sistemica tramite l'attivazione della secrezione di
sostanze infiammatorie.
Inoltre sarà effettuata l'incorporazione delle informazioni ottenute
sperimentalmente in modelli specifici di infiammazione
radioindotta, e in un modello computazionale che costituirà
l'estensione a questo setup multitissutale di un modello numerico
esistente.
MERIDIAN
3
Nell’apparato sperimentale utilizzeremo le cellule Caco2 (carcinoma del colon)
anche in co-coltura con cellule del sistema immunitario (in particolare linfociti).
Sottolineiamo in particolare che:
1. Le cellule Caco2 hanno la capacità di potere essere indirizzate, con un
semplice trattamento biochimico, sia verso un fenotipo tumorale sia verso un
fenotipo sano, e possono così formare dei surrogati di tessuto canceroso ed
epiteliale che hanno diversa sensibilità alle radiazioni ionizzanti.
2. I linfociti sono cellule ubiquitarie nel corpo umano ed interagiscono
praticamente con tutti i tessuti umani anche tramite la secrezione di
molecole specifiche. La loro sensibilità alle radiazioni ionizzanti è diversa
rispetto a quella delle Caco2.
3. Il contesto multitissutale in vitro, nella sua configurazione minimale, lo si
ottiene co-coltivando le cellule Caco2 e i linfociti, in due compartimenti
separati da una membrana che consente solo il passaggio delle molecole
secrete dalle cellule (citochine, ioni e proteine).
MERIDIAN
4
Il sistema di coltura in pozzetto transwell: un moderno modello in vitro
MERIDIAN
5
Il protocollo di irraggiamento è pianificato sulle caratteristiche del
dispositivo:
1. Irraggiamento con basse dosi di raggi X o Gamma (< 1Gy) sulle Caco2 nel loro
stato epiteliale e valutazione degli effetti diretti e trasmessi ai linfociti.
2. Irraggiamenti con dosi intermedie/alte (5-6 Gy, come le frazioni utilizzate in
radioterapia) delle cellule Caco2 e valutazione degli effetti diretti e trasmessi
ai linfociti.
3. Irraggiamento del comparto linfocitario con dosi basse (< 1Gy) e valutazione
del danno diretto ai linfociti e di quello trasmesso alle cellule Caco2 nelle due
configurazioni epiteliale e tumorale.
MERIDIAN
6
Le misure ci permetteranno inoltre di studiare i seguenti
aspetti della biologia dei tumori
1. dinamica di differenziazione cellulare, anche in presenza di
radiazioni ionizzanti
2. processi infiammatori legati alla radiazione
3. interazione con cellule del sistema immunitario, con
irraggiamento differenziale
4. effetti dell’irraggiamento sui processi di diffusione dei farmaci
MERIDIAN
7
Durata prevista del progetto: 3 anni
Schema di massima delle attività previste
2014
A
2015
2016
(Verona)
B
(Bologna, Pavia)
C
(Trieste)
D
(Pavia)
E
F
(Verona)
(Bologna, Pavia)
G
(Trieste)
H
(Pavia)
MERIDIAN
Gannt chart delle attività previste. I
gruppi di attività sono: A. acquisto del
materiale di consumo e setup iniziale del
sistema di cellule Caco2 presso il lab. del
dr. Chignola, Univ. di Verona; B. acquisto
materiale di consumo e attività iniziali
presso i lab. del prof. Ottolenghi e del prof.
Castellani per la replica del sistema
transwell e per lo scambio di materiali tra
laboratori; C. modifica della versione
attuale del programma di simulazione per
la nuova struttura sperimentale, e test
iniziali; D. studi iniziali su modelli di
infiammazione radioindotti nella struttura
transwell, connessione con la
modellizzazione precedente; E. colture
cellulari e misure a regime; F. colture
cellulari e misure (anche di circuiti
molecolari specifici e ad alto throughput) a
regime; G. runs e setup dei parametri del
programma di simulazione; H. test
statistici e setup dei modelli di
infiammazione radioindotta.
8
Ricercatori coinvolti in questa proposta:
A. Bologna:
Gastone Castellani
Enrico Giampieri
Isabella Zironi
(PA, Univ. di Bologna, 50%)
(Ass. ric., Univ. di Bologna, 75%)
(Tecnico laureato, Univ. di Bologna, 50%)
B. Pavia:
Daniele Alloni
Gabriele Babini
Giorgio Baiocco
Elena Giulotto
Marco Liotta
Luca Giovanni Battista Mariotti
Jacopo Morini
Andrea Ottolenghi
Paola Tabarelli
Domenico Scannicchio
(Tecnico cat. D., Univ. di Pavia, 30%)
(Dottorando, Univ. di Pavia, 60%)
(Ass. Ric., Univ. di Pavia, 40%)
(PO, Univ. di Pavia, 100%)
(Fisico medico, Osp. Maugeri Pavia, 50%)
(Ass. ric., Univ. di Pavia, 40%)
(Dottorando, Univ. di Pavia, 40%)
(PA, Univ. di Pavia, 40%)
RL
(Fisico medico, Osp. Maugeri Pavia, 50%)
(Senior, Univ. di Pavia, senior researcher 0%)
C. Trieste (+ Verona):
Roberto Chignola
Federico Dogo
Gianrossano Giannini
Edoardo Milotti
Sabrina Stella
(Ric., Univ. di Verona, 100%)
(Dottorando, Univ. di Trieste, 100%)
(PO, Univ. di Trieste, 30%)
(PO, Univ. di Trieste, 50%)
(Ass. ric., Univ. di Trieste, 100%)
MERIDIAN
RL
RN e RL
9
Sezioni partecipanti: Bologna, Pavia, Trieste (comprende Verona)
Bologna:
Pavia:
Trieste:
1.75 FTE
4.5 FTE
3.8 FTE
Totale :
10.05 FTE
La tabella che segue illustra le richieste per il 2014, e noi ci aspettiamo che queste
rispecchino abbastanza fedelmente anche le richieste per il 2015 e per il 2016.
Missioni
interne
Missioni
estere
Consumo
Inventario
Totale
Bologna
4 keuro
2 keuro
8 keuro
-
14 keuro
Pavia
4 keuro
2 keuro
8 keuro
-
14 keuro
Trieste
(+Verona)
4.5 keuro
2 keuro
18 keuro
3.5 keuro
28 keuro
Totale
12.5 keuro
6 keuro
34 keuro
3.5 keuro
56 keuro
MERIDIAN
10
