Ringraziamo Unicredit per aver sostenuto al 50% l’acquisto di un nuovo micromanipolatore di ultima generazione; il contributo proviene dal Fondo Carta Etica che si alimenta con il 2 per mille di ogni spesa, esclusivamente a carico di Unicredit e senza alcun onere aggiuntivo per il titolare, effettuata con la carta di credito UniCredit Card Flexia Classic Etica. Grazie ai fondi messi a disposizione da UniCredit Card Flexia Carta Etica vengono individuate e sostenute alcune tra le tematiche sociali più urgenti: un impegno che conferma l’attenzione del Gruppo bancario alle esigenze della comunità.

Il nome dello strumento è Leica AM6000 ed è prodotto con tecnologia Leica Microsystems e Eppendorf. Questo strumento sarà destinato al “Centro Dino Ferrari” e, in particolare, al Laboratorio Cellule Staminali del Prof. Torrente, che, da anni, è impegnato nella ricerca sulle cellule staminali quale nuova frontiera nella terapia di patologie neurodegenerative. Si tratta di uno strumento di laboratorio che consente di studiare e manipolare con nuovi farmaci singole cellule staminali e iPS da pazienti distrofici o donatori sani, garantendo alta risoluzione e precisione di lavoro.

Di seguito esponiamo nel dettaglio quale sarà l’impiego previsto per l’Eppendorf Micromanipulator e quali saranno i risultati attesi sulla ricerca contro le distrofie muscolari.

Di seguito esponiamo nel dettaglio quale sarà l’impiego previsto per l’Eppendorf Micromanipulator e quali saranno i risultati attesi sulla ricerca contro le distrofie muscolari.

Introduzione, obiettivi generali e attività

Le distrofie muscolari sono un gruppo di malattie clinicamente e genotipicamente eterogenee, caratterizzate da debolezza muscolare progressiva. Il quadro istopatologico è vario ed include forme di miopatia lieve e forme di distrofia muscolare severa caratterizzate da degenerazione, rigenerazione e sostituzione fibroadiposa. L’eziopatogenesi di molte distrofie muscolari coinvolge l’alterazione degli elementi costituenti la membrana basale e il citoscheletro della fibra muscolare. Un ruolo prominente di stabilizzazione della membrana è svolto dal complesso di glicoproteine associate alla distrofina (DGC), formato da sarcoglicani, distrobrevine, sintrofine, sarcospan e distroglicano.

Fra le forme più gravi di distrofia muscolare, la distrofia muscolare di Duchenne è la più comune e la più grave, causata dall’assenza della proteina distrofina: colpisce, in media, un bambino maschio ogni 5000 nati. La malattia è progressiva ed invalidante, compromette la durata e la qualità di vita causando una paralisi progressiva ed insufficienza cardiaca e respiratoria. Vi sono altre distrofie muscolari caratterizzate da mutazioni nei geni che codificano per proteine che garantiscono la stabilità del complesso DGC, altre che coinvolgono direttamente molecole della matrice extracellulare o del reticolo endoplasmatico, associate a quadri clinici eterogenei accumunati da debolezza muscolare diffusa con interessamento dell’apparato respiratorio e del cuore, ritardi mentali e difetti strutturali del sistema nervoso centrale e dell’occhio.

Ad oggi non è disponibile alcuna cura definitiva ed efficace per le distrofie muscolari, mentre è possibile un trattamento sintomatico con glucocorticoidi, parzialmente in grado di controllare l’infiammazione muscolare ma con effetti collaterali importanti. L’utilizzo delle cellule staminali nella terapia di diverse patologie è un obiettivo verso il quale la ricerca dedica sempre più impegno e risorse. Un passo significativo in questo senso è stato il recente sviluppo delle cellule staminali pluripotenti indotte (o cellule iPS). Queste cellule staminali hanno alcune caratteristiche che le rendono estremamente interessanti: possono dare origine a tutti i tessuti che costituiscono l’organismo ed essendo generate a partire da cellule del paziente, normalmente prelevate dalla cute, possono rappresentare una fonte tessutale per studi di malattia e di identificazione di nuovi target terapeutici.

Le cellule staminali iPS trovano, quindi, una valida applicazione sperimentale nelle distrofie muscolari, ad esempio attraverso la sostituzione del muscolo danneggiato con cellule muscolari sane che esprimano la corretta forma della proteina mutata. A questo proposito, si rende necessaria la correzione del difetto genico nelle cellule iPS generate dal paziente, affinché si abbia una progenie cellulare sana che possa essere studiata ed in futuro trapiantata nel paziente.

Lo sviluppo di tecniche precise e sicure per apportare modifiche al genoma cellulare è da decenni un costante obiettivo della ricerca biomedica. Attualmente, la tecnologia più efficiente è chiamata CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats). Questo metodo sfrutta un meccanismo di difesa scoperto nei batteri, costituito da segmenti di DNA contenenti brevi sequenze ripetute, CRISPR appunto. I batteri usano questi segmenti per difendersi dall’attacco dei virus che vogliono invaderli. Con questi CRISPR i batteri fabbricano piccoli frammenti di RNA che stabiliscono un legame con un frammento di DNA con sequenza complementare al virus nemico. Interviene a quel punto una proteina fondamentale dello stesso meccanismo che riconosce la struttura combinata (RNA prodotto attraverso CRISPR + DNA virale), che reagisce tagliando e distruggendo il DNA proprio in quel punto. Oggi gli scienziati sono in grado di produrre artificialmente decine di migliaia di questi RNA guida in grado di prendere di mira qualsiasi sequenza di DNA ed eliminarla. L’effetto è simile alla funzione taglia/incolla del computer. L’approccio consente un’efficiente correzione di mutazioni presenti nel DNA, anche se non è stato del tutto eliminato il rischio legato alla collaterale introduzione di modificazioni indesiderate nella sequenza del DNA (mutazioni fuori-bersaglio).

Questi nuovi sviluppi di ricerca sulle cellule staminali e sulla terapia genica, nonché la loro applicazione alle distrofie muscolari, sono l’oggetto della ricerca condotta presso il Laboratorio Cellule Staminali del “Centro Dino Ferrari”.

Il “Centro Dino Ferrari”, riconosciuto a livello internazionale per l’attività di ricerca e diagnostica, sostiene da molti anni lo studio dei meccanismi cellulari e molecolari alla base di malattie muscolari e neurodegenerative, come testimoniato dalle centinaia di pubblicazioni scientifiche.

Obiettivo principale di questo progetto è la creazione di una nuova piattaforma che offra la possibilità di studiare e manipolare con nuovi farmaci singole cellule staminali e iPS da pazienti distrofici o donatori sani, mantenendo condizioni di sterilità e garantendo alta risoluzione e precisione di lavoro.

Dopo una fase di valutazione e selezione, abbiamo individuato uno strumento Eppendorf Micromanipulator, di cui si allega specifiche tecniche e preventivo di spesa, in grado di soddisfare i requisiti di ricerca di cui sopra.

Nel dettaglio, lo strumento individuato permette:

– la standardizzazione, affidabilità e riproducibilità dei processi di micromanipolazione di cellule;

– un’elevata versatilità. Lo strumento permette di lavorare con diverse tipologie cellulari e in condizioni di coltura 2D e 3D. Rende, inoltre, possibile il trattamento di cellule singole e di clusters cellulari, cresciuti adesi o in sospensione. Permette la manipolazione di biopsie di tessuti murini e umani in condizioni di sterilità, con precisione e senza indurre stress o traumi che potrebbero danneggiare il preparato, rendendo inutilizzabile o non replicabile il campione;

– la motorizzazione e l’automazione, che aumentano la precisione e la velocità di processamento dei campioni, con un connesso risparmio sui reagenti utilizzati.

Obiettivi specifici e Risultati Attesi:

Grazie al contributo di UniCredit sarà possibile implementare lo strumento Eppendorf Micromanipulator con la microfluidica, una tecnologia sviluppata nel laboratorio del Prof. Torrente, caratterizzata da dispositivi costituiti da micro tubi in silicone biocompatibile, atti a creare un microambiente ideale per lo studio dei comportamenti cellulari. Quando le cellule staminali iPS si trovano in uno spazio confinato possono essere studiate più efficientemente e rapidamente, utilizzando una quantità inferiore di reagenti e con un risparmio di oltre cento volte rispetto alle tecnologie convenzionali. Inoltre, la combinazione di microfluidica e cellule iPS permette di simulare il comportamento di cellule differenziate muscolari nel tessuto sano o distrofico, anticipando i possibili effetti di nuovi trattamenti farmacologici sui pazienti.

Le potenziali ricadute di questa ricerca permetteranno:

1) una maggiore comprensione dei (i) meccanismi alla base della comunicazione cellulare che porta al mantenimento di condizioni fisiologiche, cioè dell’omeostasi, (ii) dei processi rigenerativi sani, così come (iii) dei processi patologici, come infiammazione, risposta immunitaria, e degenerazione muscolare;

2) di studiare il comportamento di cellule staminali isolate da pazienti trattati con nuovi farmaci al fine di comprendere i fattori coinvolti nella proliferazione, nel differenziamento o, come nelle distrofie muscolari, nella scomparsa di popolazioni di cellule staminali che appartengono al muscolo.