Fondazione CARIPLO
Bandi 2006
PRE-PROPOSTA PER IL BANDO
“PROMUOVERE LA RICERCA SCIENTIFICA E TECNOLOGICA
IN TEMA DI SALUTE E SCIENZE DELLA VITA”
TEMA DI RICERCA:
genomica e proteomica per la prevenzione e la diagnosi precoce delle
malattie;
studi sperimentali basati su metodologie che prevedano l’utilizzo delle
cellule staminali, escluse quelle staminali embrionali umane, in relazione
alla riparazione tessutale
X
.
TITOLO DEL PROGETTO:
Comparazione degli iter differenziativi di cellule staminali provenienti
da muscolatura striata scheletrica adulta e fetale in rapporto alle
caratteristiche meccaniche del substrato di crescita (ECM): potenziali
applicazioni nella terapia di patologie muscolo-degenerative.
AREA DISCIPLINARE DEL PROGETTO:
05 (Scienze Biologiche)
RESPONSABILE SCIENTIFICO:
Prof. Roberto Colombo, Ordinario di Citologia e Istologia, Università degli Studi
di Milano, Dipartimento di Biologia, Laboratorio di Biochimica e Biofisica delle
Strutture Citoscheletriche.
Via Caloria 26, 20133
[email protected]
Milano
–
Tel.
02
50314793
–
e-mail:
ALTRI PARTECIPANTI UNIMI (nome e struttura di appartenenza):
Dr. Claudio Vismara – Ricercatore Confermato - Dip.Biologia
Dr. Enzo Mancinelli – Ricercatore Confermato – Dip.Scienze Biomolecolari e
Biotecnologiche.
Dr.ssa Rosanna
Biotecnologiche.
Cardani – Assegnista – Dip.Scienze Biomolecolari e
Dr. Umberto Fascio – Direttore del CIMA (Centro Interdipartimentale di
Microscopia Avanzata) – Università degli Studi di Milano
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Dr.ssa Nadia Santo – Tecnico D1 – CIMA – Università degli Studi di Milano
PARTECIPANTI DI ALTRI ENTI (nome e struttura di appartenenza):
Dr.Giulio Alessandri – SSD Neurobiologia e Terapie Neuroriparative – Istituto
“C.Besta”.
Dr.ssa Gloria Invernici – SSD Neurobiologia e Terapie Neuroriparative – Istituto
“C.Besta”.
Dr.ssa Silvia Cristini – SSD Neurobiologia e Terapie Neuroriparative – Istituto
“C.Besta”.
Dr.ssa Miriam Figus – SSD Neurobiologia e Terapie Neuroriparative – Istituto
“C.Besta”.
Dott. Renato Mantegazza – U.O. Neurologia IV – Malattie Neuromuscolari e
Neuroimmunologia – Istituto “C.Besta”.
Dr.Fulvio Baggi - U.O. Neurologia
Neuroimmunologia – Istituto “C.Besta”.
IV
–
Malattie
Neuromuscolari
e
Dr.ssa Lucia Morandi - U.O. Neurologia IV – Malattie Neuromuscolari e
Neuroimmunologia – Istituto “C.Besta”.
Dr.ssa Marina Mora - U.O. Neurologia IV – Malattie Neuromuscolari e
Neuroimmunologia – Istituto “C.Besta”.
Un Borsista da determinare - U.O. Neurologia IV – Malattie Neuromuscolari e
Neuroimmunologia – Istituto “C.Besta”.
DURATA DEL PROGETTO:
24 mesi
COSTO COMPLESSIVO DEL PROGETTO:
Euro 1.200.000,00
IMPORTO RICHIESTO ALLA FONDAZIONE:
Euro 400.000,00
IMPORTO RESO DISPONIBILE DALLA STRUTTURA:
Euro 120.000,00 (reso disponibile dalla SSD Neurobiol. e Terapie
Neuroriparative, Istituto “Carlo Besta”)
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PUBBLICAZIONI RECENTI DEL GRUPPO DI RICERCA (max 5):
1) Dalle Donne I., Rossi R., Milzani A., Di Simplicio P. and Colombo R. (2001)
The actin cytoskeleton response to oxidants: from small heat shock protein
phosporylation to changes in the redox state of actin itself (A review).
Free Rad.Biol.Med. 31(12), 1624-1632
2) Dalle Donne I., Giustarini D., Rossi R., Milzani A. and Colombo R. (2003)
Reversibile S-Glutathionylation of Cys-374 regulates actin filament formation by
inducing structural changes in the actin molecule.
Free Rad.Biol.Med. 34(1), 23-32
3) Di Blasi C., Piga D., Brioschi P., Moroni I., Pini A., Ruggieri A., Zanotti S., Uziel
G., Jarre L., Della Giustina E., Scuderi C., Jousrud C., Mantegazza R.,
Morandi L. and Mora M. (2005)
LAMA 2 gene analysis in congenital muscular dystrophy: new mutations, prenatal diagnosis and founder effect.
Arch.Neurol. 62(10), 1582-1586
4) Alessandri G., Pagano S., Bez A., Benetti A., Pozzi S., Iannola G., Boronio M.,
Invernici G., Caruso A., Muneretto C., Bisleri G. and Parati E. (2004)
Isolation and culture of human muscle-derived stem cells able to differentiate into
myogenic and neurogenic cell lineages.
Lancet 364, 1872-1883
5) Cardani R., Mancinelli E., Sansone V., Rotondo G. and Meola G. (2004)
Biomolecular identification of (CCTG)n mutation in myotonic dystrophy type 2
(DM2) by FISH on muscle biopsy.
Eur.J.Histochem. 48(4), 437-442
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DESCRIZIONE DEL PROGETTO (analisi del bisogno, obiettivi scientifici, piano di
intervento, piano finanziario, organizzazione; max 3500 caratteri spazi inclusi):
I miotubi trasmettono le forze, generatesi a livello dell’acto-miosina miofibrillare, alla matrice
extracellulare, tramite i propri dispositivi di adesione al substrato. Se la matrice è totalmente rigida,
la contrazione risulterà isometrica. Con una matrice maggiormente cedevole, le cellule saranno in
grado di contrarsi, in dipendenza del grado di cedevolezza del substrato. Molte sono le patologie
muscolari in cui appare chiaramente coinvolta una matrice extracellulare con alterate proprietà
meccaniche. Nell’infarto miocardico e nelle distrofie muscolari, l’incompleto differenziamento
degli elementi cellulari a funzione rigenerativa, sarebbe riconducibile alla patologica rigidità
(fibrosi) della matrice extracellulare. Nell’arteriosclerosi, al contrario, le cellule muscolari della
parete vasale sembrano costrette a “scaricare” le forze meccaniche prodotte su di una matrice
patologicamente cedevole. Le cellule della linea mioide, quindi, “percepiscono” le caratteristiche
fisiche del microambiente in cui sono chiamate a differenziarsi. Tale “abilità percettiva” non può e
non deve venir trascurata sia nelle colture di cellule appartenenti a detta linea differenziativa (il
polistirene ed il vetro sono substrati totalmente rigidi), sia nell’organizzazione di eventuali
interventi terapeutici, dove cellule a potenzialità mioide vengono inoculate (a scopo rigenerativo) in
zone anatomiche la cui la matrice extracellulare presenta ancora quelle anomalie meccaniche che,
verosimilmente, hanno causato la degenerazione del tessuto pre-esistente. Un mioblasto in coltura,
se mantenuto su di un substrato rigido, tende a differenziarsi in una cellula (fibroblasto-simile)
saldamente adesa e ricca di formazioni acto-miosiniche (stress-fibers) mancanti della classica
striatura miofibrillare. La possibilità di assemblare substrati, con differenti gradi di flessibilità, ha
reso possibile il calcolo del valore del modulo elestico (12 kPa) del substrato capace di ottimizzare
la comparsa di strutture acto-miosiniche correttamente organizzate (con striatura trasversale) in
miotubi adesi a collagene stratificato su di un gel di poliacrilammide.Questi interessanti risultati
sono stati ottenuti su miotubi o mioblasti già indirizzati verso un destino muscolare, ma:
1) Quale sarebbe l’influenza del substrato (rigidità o cedevolezza dello stesso) su colture di
cellule a più ampia potenzialità (staminali fetali) ?
2) Quali le tappe del differenziamento muscolare sensibili al precoce contatto con un substrato
adeguato ?
3) E’ possibile, selezionando il substrato adeguato, preparare cellule correttamente
condizionate ?
Questi sono i quesiti cui vorremmo rispondere con la ricerca proposta.
1 Fase (6 mesi)
Stabilizzazione delle colture, scelta dei “markers” differenziativi, costruzione e saggio dei substrati.
2 Fase (10 mesi)
Valutazione delle risposte (miofibrillari e citoscheletriche) di cellule staminali fetali ed adulte ai
diversi tipi di substrato utilizzati.
3 Fase (8 mesi)
Eventuale sperimentazione di cellule diversamente condizionate (cresciute su substrati a differenti
caratteristiche meccaniche) in animali portatori di una patologia muscolo-degenerativa.
1° Anno + 2° Anno (per tutti i gruppi partecipanti):
Spese Personale strutturato (UNIMI + Besta)
Euro 700.000,00
Spese Addizionali Totali
Euro 400.000,00
Spese Generali:
Euro 120.000,00
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