ONCOLOGIA MOLECOLARE

L'unità di oncologia molecolare si occupa di problemi terapeutici e di ricerca di base nel campo dell'oncologia. I progetti di ricerca sono incentrati su due principali argomenti:
a) lo studio dei meccanismi che regolano la vascolarizzazione e lo sviluppo di strategie terapeutiche capaci di inibire questi processi.
b) i meccanismi molecolari che causano instabilità genomica e quelli che controllano l'integrità cromosomica.

1. Il ruolo delle proteine di adesione e delle giunzioni endoteliali nell’angiogenesi

Dejana, Conti, Orsenigo

Uno degli aspetti più innovativi delle terapie antitumorali è la possibilità di inibire la crescita tumorale bloccando l’afflusso di sangue. Se “affamato” il tumore non cresce ma, al contrario, regredisce e diventa più vulnerabile alla chemioterapia ed alla radioterapia. Nella nostra ricerca abbiamo osservato che ci sono proteine di adesione che legano tra di loro le cellule dei vasi sanguigni. Noi abbiamo identificato due nuove proteine espresse in modo specifico dalle cellule endoteliali e che sono responsabili dell’adesione fra le cellule. Esse sono la VE-caderina (caderina vascolo-endoteliale) e JAM (molecola di adesione giunzionale). L’inattivazione del gene codificante per la VE-caderina o l’inibizione delle sue proprietà adesive con specifici anticorpi inibisce la formazione dei neovasi e la progressione del tumore in sistemi sperimentali. Abbiamo inoltre osservato che la VE-caderina, oltre alle sue proprietà adesive, regola la crescita e la morte cellulare ed influenza la capacità delle cellule di formare strutture tubulari. Abbiamo identificato una serie di partners intracellulari che si associano alla VE-caderina, trasferiscono i segnali intracellulari ed modificano l’espressione di molti geni endoteliali. Molte delle proteine codificate da questi geni regolano la crescita endoteliale e l’apoptosi e costituiscono potenziali bersagli per terapie farmacologiche dirette verso l’inibizione dell’angiogenesi. In futuro il nostro progetto si concentrerà sui meccanismi di azione di queste proteine e le reciproche interazioni. I microarray ad oligonucleotidi GeneChip Affymetrix e l’analisi seriale dell’espressione genica, sono usati per l’analisi del trascriptoma delle cellule esprimenti o no la VE-caderina.

2. Ruolo funzionale della β-catenina nelle cellule endoteliali

Dejana, Corada, Niqvist

La β-catenina da un lato lega la coda citoplasmatica delle caderine, dall’altro fa da ponte con il citoscheletro di actina, ma è anche capace di funzionare come molecola di segnalazione. In presenza dei fattori di crescita wnt la β-catenina non viene degradata nei proteosomi e può entrare nel nucleo dove forma un complesso con i membri della famiglia dei fattori di trascrizione “Tcf”, che controllano l’espressione genica. Per investigare il ruolo della β-catenina nella formazione dei vasi nel topo, abbiamo sviluppato un sistema di inattivazione di β-catenina specifico per l’endotelio. Il fenotipo murino è letale. I difetti sono essenzialmente di origine vascolare e gli embrioni presentano spesso emorragie ed alterazioni del microcircolo cerebrale e del sacco vitellino. Inoltre gli embrioni che non esprimono β-catenina nell’endotelio mostrano un difetto nella formazione dei cuscinetti cardiaci con conseguente mancanza di sviluppo del setto e quindi morte dell’embrione a metà della gestazione. Questo progetto focalizza sulla caratterizzazione dei segnali indotti in modo specifico dalla β-catenina e dalle sue conseguenze funzionali. Intendiamo inoltre confrontare il trascriptoma delle cellule endoteliali che mancano della β-catenina con quello di cellule sempre endoteliali esprimenti la molecola nella forma attiva.

3. Ruolo delle proteine giunzionali endoteliali sull’infiltrazione leucocitaria

Dejana, Corada, Murakami

Durante la progressione tumorale le reazioni infiammatorie e immunitarie si associano all’infiltrazione dei leucociti nello stroma tumorale. I macrofagi infiltranti possono produrre fattori di crescita che stimolano la proliferazione delle cellule tumorali e la formazione di nuovi vasi. Noi abbiamo osservato che la proteina di giunzione JAM controlla l’infiltrazione monocito/macrofagica. Questo progetto si focalizza sul meccanismo di azione di JAM nella diapedesi leucocitaria. Oltre a sistemi di coltura celulare abbiamo creato un topo geneticamente modificato nel quale il gene di JAM é stato inattivato. Il ruolo di questa proteina nell’angiogenesi e nella progressione tumorale é studiata tramite induzione di tumori sperimentali nel topo modificato geneticamente.

4. Definizione dei nuovi geni responsabili della differenziazione delle cellule endoteliali e della formazione di nuovi vasi

Dejana, Lampugnani, Rudini, Maddaluno

I meccanismi che regolano lo sviluppo del sistema vascolare nell’embrione sono paragonabili a quelli che regolano l’angiogenesi nei tumori. Noi usiamo come modello per lo studio dell’espressione dei geni critici per l’angiogenesi le cellule staminali embrionali (ES) che sono state indotte a differenziare in endotelio in vitro. I geni selezionati sono poi studiati con tecniche di ibridazione in situ negli embrioni di topo e in prepaparati istologici tumorali. Il ruolo biologico di questi geni é ulteriolmente valutato nel modello di zebrafish (Danio Rerio) dove lo sviluppo del sistema vascolare può essere facilmente studiato a distanza di poche ore dalla fertilizzazione.

Recentemente sono state identificate prima in tumori ematologici e poi in tumori solidi quali il tumore alla mammella, cellule staminali tumorali. Queste sono una popolazione di cellule tumorali che presenta marcatori e comportamenti tipici di cellule staminali. Il nostro gruppo ha identificato recentemente una popolazione staminale anche nel melanoma mettendo a punto modelli sia in vivo che in vitro e anche mettendo a punto metodi per l’ isolamento di tali cellule da biopsie di melanoma. L’obiettivo dei prossimi anni sarà di indagare maggiormente le proprietà molecolari di tali cellule. In particolare verranno valutate le loro proprietà di farmaco resistenza.

L’acquaporina (AQP) è una famiglia di trasportatori dell’acqua che recentemente è stata vista implicata nel processo angiogenico. Il nostro gruppo ha silenziato AQP-1 in cellule di melanoma studiando le proprietà di tale canale in relazione all’ angiogenesi. A tal scopo è stato analizzato il coinvolgimento di molecole di adesione implicate nella regolazione della morfologia cellulare e quindi del citoscheletro modulate da AQP-1. La ricerca di inibitori specifici potrà poi aiutare allo scopo di inibire specificamente l’angiogenesi tumorale almeno nel melanoma.