Lunedì, 16 luglio 2018

#Bicocca20. Può una molecola salvarci dalle infezioni batteriche? In Bicocca lo studio del gruppo di ricerca della professoressa Francesca Granucci scopre la risposta

Proseguiamo il nostro viaggio con il progetto #Bicocca20 attraverso il racconto degli studi del team del Laboratorio di Immunologia cellulare e molecolare del Dipartimento di Biotecnologie e Bioscienze diretto dalla professoressa Francesca Granucci e dal professor Ivan Zanoni

     Professoressa Granucci ci può illustrare lo studio?

Il nostro organismo si difende dalle infezioni batteriche attraverso le cellule del sistema immunitario. Tutte le risposte contro i patogeni sono indotte e regolate dalle cellule del sistema immunitario innato, tra cui le cellule dendritiche.

Poiché questi globuli bianchi prendono parte al controllo di tutti i principali processi di attivazione della risposta immune, la regolazione delle loro funzioni e del loro ciclo vitale è di fondamentale importanza per l’eliminazione delle infezioni. Una delle funzioni chiave delle cellule dendritiche nella risposta anti batterica è la produzione di sostanze infiammatorie chiamate interferoni. Prima della nostra ricerca si ignorava il ruolo che un'importante molecola nota da oltre vent'anni, la proteina CD14, avesse in questo delicato meccanismo.

     Prof. Zanoni questa molecola possiede dunque un ruolo particolare rispetto agli altri recettori del sistema immunitario?

La nostra ricerca ha portato alla definizione di un duplice ruolo di CD14 in presenza di infezioni da batteri Gram-negativi, quali Escherichia coli e Salmonella.

Da un lato CD14 regola la produzione degli interferoni, dall’altro governa il ciclo vitale delle cellule dendritiche. I batteri Gram-negativi hanno sulla loro superficie una molecola, il lipopolisaccaride (LPS), che viene riconosciuto da un recettore presente sulle cellule del sistema immunitario, il TLR4, in grado di mandare dei segnali di pericolo all’organismo e la cui scoperta, avvenuta più di dieci anni fa, è valsa il Premio Nobel per la Medicina assegnato nel 2011.

E’ importante comprendere questi meccanismi in funzione in un organismo vivente. Per questo gran parte della nostra ricerca si è svolta tramite metodi di imaging microscopico che permettono di visualizzare la risposta immunitaria in organismi viventi. Il lavoro è il risultato di una sinergia fra approcci di tipo medico e di tipo biofisico.

Il ruolo chiave dunque del CD14, nel regolare la produzione degli interferoni e la lunghezza della vita delle cellule dendritiche, è di permettere l’eliminazione del patogeno e contemporaneamente impedire che avvengano reazioni esagerate ed aberranti contro il nostro organismo.

Quali opportunità di applicazione può offrire lo studio nel campo biomedico?

In questo studio abbiamo dimostrato che TLR4 non agisce da solo, ma deve essere “guidato” da CD14 durante le diverse fasi della sua attivazione.

In particolare CD14 non solo favorisce il riconoscimento di lipopolisaccaride LPS da parte del recettore TLR4 ma risulta fondamentale per trasferire il complesso TLR4-LPS dalla superficie all’interno delle cellule dendritiche, passaggio necessario affinché si abbia la produzione degli interferoni.

Inoltre, durante questo processo CD14 regola la sopravvivenza delle cellule dendritiche e, quindi, determina quanto lunga e quindi quanto efficace sarà la risposta immunitaria naturale dell'organismo. Infatti, una morte precoce delle cellule dendritiche provoca risposte insufficienti mentre una loro attivazione troppo potente o prolungata porta a gravi scompensi nell'attività del sistema immunitario stesso.

Tale studio offre, quindi, nuove importanti possibilità d’intervento per migliorare la risposta anti-batterica, per produrre vaccini, sia profilattici che terapeutici, più efficaci e per bloccare risposte immunitarie incontrollate, dovute alla presenza di batteri nel sangue, come accade per alcune forme di sepsi.

Quali sono gli studi in cui è impegnato, in questo momento, il suo gruppo di ricerca e quali sono i prossimi obiettivi?

Il nostro gruppo di ricerca, di cui mi onora far parte insieme al professor Ivan Zanoni, il professor Giberto Chirico e la professoressa Maddalena Collini, è impegnato nella definizione dei meccanismi molecolari che portano all’attivazione e al mantenimento dell’infiammazione sia in condizioni sterili che di infezione.

Il prossimo obiettivo è l’identificazione di nuovi percorsi molecolari che possano essere bloccati per controllare l’infiammazione anche mediante l’utilizzo di nanoparticelle come vettori di farmaci per le cellule dell’immunità innata. Come nello studio appena descritto, sarà fondamentale proseguire in queste ricerche combinando metodologie biomediche a quelle fisiche sia dal punto di vista dello sviluppo di nuove nanotecnologie, in collaborzioe col il prof Davide Prosperi, che di nuove metodologie di imaging microscopica in modo da correlare la conoscenza delle interazioni molecolari con la visualizzazione dei meccanismi di riconoscimento cellulare.

Per approfondimenti: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/19525933 

#Bicocca20 è una storia di ricerca, didattica e innovazione. Volti di uomini e di donne che hanno fatto la storia di Milano-Bicocca. Ed è per questo che attraverso le ricerche e gli studi più significativi vogliamo raccontare la vita del Campus vista dai laboratori.

Intervista a cura di Rossella Guido 

Scopriamo il Team del Laboratorio di Immunologia Cellulare e Molecolare
a cura di Redazione Centrale, ultimo aggiornamento il 16/07/2018