PROGETTO DI RICERCA
Titolo
STUDIO DEL POTENZIALE CARDIOTOSSICO DI NUOVE
MOLECOLE AD ATTIVITÀ FARMACOLOGICA
Struttura
Dipartimento di Farmacologia Preclinica e Clinica
Università di Firenze
Responsabile: Prof. Alessandro Mugelli
Il profilo di tossicità cardiaca rappresenta un elemento fondamentale nello sviluppo preclinico
e clinico di un nuovo farmaco. E’ noto infatti che alcuni farmaci utilizzati nelle patologie
cardiovascolari e non possono presentare effetti collaterali che alterano significativamente la
funzionalità cardiaca, con conseguenze potenzialmente pericolose per l’individuo che li assume.
Un basso profilo di sicurezza cardiaca può determinare il ritiro dal commercio di farmaci in uso, la
non approvazione o l’interruzione dello sviluppo di nuovi farmaci di potenziale interesse
terapeutico.
Il presente progetto di ricerca è parte integrante di un più ampio progetto, ORIONE
TOSCANA (FESR POR CREO 2007/20013 linea 1.1.a), portato avanti da varie Unità di Ricerca
dell’Università di Firenze e Molteni Therapeutics. La finalità principale del progetto ORIONE
consiste nel definire un nuovo approccio terapeutico alternativo o in sinergia con l’attuale
antibiotico terapia, in grado di superare il problema delle resistenze microbiche e ridurre
conseguentemente il rischio di diffusione di nuove e più pericolose infezioni. A tale scopo verrà
consolidata e ampliata la piattaforma di molecole foto-sensibilizzanti ad attività antiinfettiva
studiata da anni da Molteni Therapeutics.
Parallelamente agli studi di efficacia antimicrobica questo progetto ha l’obiettivo di studiare il
profilo di sicurezza cardiaca delle molecole selezionate, andando a valutare il grado di
tollerabilità/tossicità da parte delle cellule presenti nel tessuto cardiaco.
A tale scopo il piano sperimentale verrà articolato in due fasi successive.
La prima fase utilizzerà due modelli di studio costituiti da:
1. cellule elettricamente eccitabili (cardiomiociti umani e/o murini);
2. cellule dotate di capacità replicativa (fibroblasti umani).
Il primo modello sperimentale sarà utilizzato per valutare l’effetto delle molecole selezionate
sulle proprietà elettrofisiologiche cellulari, rilevate tramite l’utilizzo di tecniche di patch-clamp su
singola cellula e determinazione dei flussi di calcio intracellulare. Il secondo modello sperimentale
consentirà di valutare l’effetto delle stesse molecole sulla capacità proliferativa cellulare. In
entrambi i sistemi sperimentali, verrà inoltre valutato l’effetto dell’esposizione acuta o cronica alle
molecole sulle proprietà vitali e la eventuale comparsa di fenomeni di necrosi e/o apoptosi.
La seconda fase dello studio utilizzerà un sistema in vitro in grado di riprodurre un prototessuto cardiaco. Il sistema è ottenuto tramite differenziamento cardiaco a partire da cellule
staminali pluripotenti. Ciò comporta la formazione dei principali componenti cellulari del tessuto
cardiaco, tra i quali i cardiomiociti, i fibroblasti, le cellule endoteliali e muscolari lisce, andando a
costituire un sistema tissutale in vitro alternativo a quelli in vivo. Analogamente a quanto previsto
nella prima fase dello studio, tale modello sperimentale verrà utilizzato per indagare l’effetto delle
molecole selezionate sulle proprietà elettrofisiologiche e vitali.
L’analisi comparativa dei risultati ottenuti nelle due fasi dello studio fornirà informazioni sul
profilo di sicurezza cardiaca delle molecole selezionate in termini di potenzialità aritmogenica e di
modificazioni morfologiche tissutali.
L’approccio sperimentale programmato per il raggiungimento degli obiettivi previsti richiede
l’utilizzo delle seguenti tecniche e metodologie:
• Coltura e isolamento di cellule HL-1.
• Isolamento enzimatico di cardiomiociti nativi ottenuti da frammenti di tessuto cardiaco
umano e da cuore murino attraverso perfusione alla Langendorff.
• Differenziamento cardiaco a partire da cellule staminali pluripotenti.
• Registrazione in patch clamp del potenziale d’azione e principali correnti ioniche a partire
da cellule cardiache isolate.
• Registrazione delle variazioni del calcio citoplasmatico attraverso microscopia a
fluorescenza.
• Analisi della vitalità cellulare.
Il responsabile:
Prof. Alessandro Mugelli
