Davide Raineri, Hugo Abreu, Beatrice Vilardo, Natasa Kustrimovic, Chiara Venegoni, Giuseppe Cappellano, and Annalisa Chiocchetti. Deep Flow Cytometry Unveils Distinct Immune Cell Subsets in Inducible T Cell Co-Stimulator Ligand (ICOSL)- and ICOS-Knockout Mice during Experimental Autoimmune Encephalomyelitis
Int J Mol Sci. 2024 Mar; 25(5): 2509. doi: doi.org/10.3390/ijms25052509
In questo articolo è stato studiato il ruolo del sistema ICOS/ICOSL nell’ encefalomielite autoimmune sperimentale (EAS) che è il modello animale della sclerosi multipla. I ricercatori hanno utilizzato dei topi deficienti per le molecole ICOS o ICOSL che svolgono un ruolo chiave nella regolazione della risposta immunitaria, per studiare il loro impatto sulla progressione dell’EAS. Entrambi i topi deficienti hanno sviluppato una malattia più grave e hanno mostrato un’ alterata risposta immunitaria nei linfociti della memoria ed in quelli regolatori rispetto ai topi normali, che possedevano entrambe le molecole. Inoltre, nei topi deficienti per ICOSL sono emerse nuove alterazioni in alcune popolazioni del sistema immunitario, suggerendo che altri molecole possono essere coinvolte nel sistema ICOS/ICOSL e cosi influenzare il decorso della malattia. Questi risultati promettenti pongono anche le basi per studiare ruolo di ICOS/ICOSL in altre malattie autoimmuni.
Stolfi F, Abreu H, Sinella R, Nembrini S, Centonze S, Landra V, Brasso C, Cappellano G, Rocca P and Chiocchetti A Omics approaches open new horizons in major depressive disorder: from biomarkers to precision medicine. Front. Psychiatry 15:1422939. doi: doi.org/10.3389/fpsyt.2024.1422939
Il disturbo depressivo maggiore (DDM) è un disturbo dell’umore episodico ricorrente che rappresenta la terza causa principale di disabilità a livello mondiale. Diversi fattori possono contribuire simultaneamente al suo sviluppo, complicandone cosi la diagnosi. Gli antidepressivi rappresentano il trattamento di prima linea per gli episodi depressivi maggiori da moderati a gravi. Tuttavia, non sempre i pazienti rispondono a questi farmaci e alcuni sviluppano una forma di “depressione resistente alla terapia”. Ciò è legato al fatto che esiste un ‘elevata variabilità biologica/genetica e clinica tra i pazienti. Inoltre, ad oggi non ci sono biomarcatori specifici per la diagnosi del DDM e non sono stati identificati dei bersagli terapeutici specifici, contribuendo in tal modo agli alti tassi di insuccesso delle diverse terapie. In questo contesto, la medicina di precisione o personalizzata può rappresentare un importante aiuto per il medico nell’ assegnare il trattamento più adeguato ed efficace per ogni paziente riducendone al contempo gli effetti collaterali, basandosi sullo studio delle caratteristiche (biologiche e genetiche) individuali dei pazienti e della loro interazione con i fattori ambientali (stress, fumo, dieta etc) che concorrono nello sviluppo del DDM. Questo è reso possibile oggi grazie allo sviluppo delle scienze omiche che sono discipline scientifiche che studiano vari livelli di informazioni biologiche in modo integrato. Queste scienze possono rivelare le complesse interazioni tra predisposizioni genetiche ed esposizione a fattori ambientali attraverso lo studio nelle nostre cellule di tutti i trascritti (trascrittomica), delle proteine (proteomica) e cosi via per poter identificare un profilo unico molecolare di ciascun paziente con DDM e capire così quale sarà il suo farmaco giusto.
Mazzucca CB, Scotti L, Raineri D, Cappellano G, Chiocchetti A. Design and Validation of MEDOC, a Tool to Assess the Combined Adherence to Mediterranean and Western Dietary Patterns. Nutrients. 2024; 16(11):1745. doi.org/10.3390/nu16111745
La dieta mediterranea e quella occidentale rappresentano i due modelli alimentari estremamente differenti sia per i tipi di alimenti che per le abitudini alimentari e gli effetti sulla salute. Esistono diversi strumenti epidemiologici per stimare l’adesione alla dieta mediterranea, ma mancano quelli che valutano l’adesione ad entrambe. In questo studio è stato sviluppato e validato lo strumento “MEDOC” che è un questionario di frequenza alimentare progettato per calcolare un punteggio combinato di adesione a entrambe le diete.
Barbero Mazzucca C, Scotti L, Comi C, Vecchio D, Chiocchetti A, Cappellano G. The Role of Diet in Multiple Sclerosis Onset: A Prospective Study Using UK Biobank. Nutrients. 2024; 16(11):1746. doi.org/10.3390/nu16111746
La sclerosi multipla (SM) è una malattia autoimmune debilitante che colpisce principalmente i giovani ed il suo aumento è evidente a livello globale. Sia i fattori genetici che quelli ambientali (tra cui l’alimentazione) contribuiscono alla suscettibilità di sviluppare la SM. Tuttavia, il legame tra la dieta e SM manca di evidenze solide, perché basato su risultati derivati da pochi studi su larga scala. In questo lavoro, i ricercatori hanno analizzati i dati raccolti dalla UK Biobank che è una vasta risorsa di ricerca che contiene dati sanitari dettagliati di oltre 500.000 partecipanti nel Regno Unito. Questa biobanca è un’importante risorsa per esplorare il nesso tra dieta, stile di vita e rischio di sviluppare diverse malattie, inclusa la SM. In questo studio, i ricercatori hanno confrontato le abitudini alimentari e gli stili di vita dei casi incidenti di SM in follow-up con quelle di soggetti che non hanno sviluppato la malattia, raccogliendo le informazioni derivate da un questionario di frequenza alimentare (FFQ) generale completato da tutti i partecipanti al momento dell’arruolamento nello studio.
Abreu H, Lallukka M, Miola M, Spriano S, Vernè E, Raineri D, Leigheb M, Ronga M, Cappellano G, Chiocchetti A. Human T-Cell Responses to Metallic Ion-Doped Bioactive Glasses. International Journal of Molecular Sciences. 2024; 25(8):4501. doi.org/10.3390/ijms25084501
L’immunocompatibilità dei biomateriali è una proprietà critica che determina il successo dell’integrazione di un materiale sintetico o naturale all’interno del corpo umano. Questa proprietà è fondamentale per garantire che il materiale non provochi una risposta immunitaria avversa che potrebbe compromettere la sua funzione o causare danni anche ai tessuti circostanti. In questo studio i ricercatori hanno sviluppato dei biomateriali vetrosi modificandoli aggiungendo sulla loro superficie degli ioni metallici che hanno proprietà antimicrobiche. I ricercatori hanno dimostrato che questi ioni presenti sulla superficie dei biomateriali vetrosi non creano risposte immunitarie avverse e sono immunobiocompatibili.
Vilardo, B.; De Marchi, F.; Raineri, D.; Manfredi, M.; De Giorgis, V.; Bebeti, A.; Scotti, L.; Kustrimovic, N.; Cappellano, G.; Mazzini, L.; et al. Shotgun Proteomics Links Proteoglycan-4+ Extracellular Vesicles to Cognitive Protection in Amyotrophic Lateral Sclerosis. Biomolecules 2024, 14, 727. doi.org/10.3390/biom14060727
La sclerosi laterale amiotrofica (SLA) è un disturbo neurodegenerativo progressivo che manca di biomarcatori noti per una diagnosi precoce ed il monitoraggio della progressione della malattia. I ricercatori hanno identificato un nuovo biomarcatore nelle vescicole extracellulari (VE) che si chiama proteoglicano-4 (PRG-4) o lubricina per la SLA. In particoalre, viene sottolineato che la lubricina è diminuita nei pazienti con SLA con funzione cognitiva compromessa. Questo studio evidenzia l’importanza delle VE come una promettente via per la scoperta di potenziali nuovi biomarcatori nella SLA. Inoltre, mette in luce il ruolo inatteso del PRG-4 in relazione allo stato cognitivo nei pazienti con SLA.
De Vitis E, Stanzione A, Romano A, Quattrini A, Gigli G, Moroni L, Gervaso F, Polini A. The Evolution of Technology-Driven In Vitro Models for Neurodegenerative Diseases. Adv Sci (Weinh). 2024 Apr;11(16):e2304989. doi: 10.1002/advs.202304989. L ‘alterazione dei circuiti neurali sia del sistema nervoso centrale che periferico è strettamente correlata all’insorgenza dei disturbi neurodegenerativi (NDD). Nonostante i significativi sforzi di ricerca, le conoscenze sui processi patologici dei NDD e lo sviluppo di farmaci efficaci sono ancora limitati a causa dell’impossibilità di accedere e riprodurre i componenti del sistema nervoso e il suo complesso microambiente. I sistemi di coltura 2D sono troppo semplicistici per rappresentare accuratamente la situazione più complessa e dinamica delle cellule in vivo e sono stati pertanto superati dai sistemi 3D. Tuttavia, entrambi i modelli presentano varie limitazioni che possono essere superate attraverso l’impiego di due tecnologie innovative: gli organi su chip e la stampa 3D. In questa revisione della letteratura sono descritti i vantaggi e le limitazioni. Infine, viene esplorata la combinazione della microfluidica e degli idrogeli come nuovo approccio sinergico per studiare i disturbi neurologici, analizzando i più recenti progressi nei modelli 3D di cervello su chip per la ricerca sulle malattie neurodegenerative.
Bisconti , B. Vilardo , G. Corallo , F. Scalera , G. Gigli , A. Chiocchetti , A. Polini and F. Gervaso. An Assist for Arthritis Studies: A 3D Cell Culture of Human Fibroblast-Like Synoviocytes by Encapsulation in a Chitosan-Based Hydrogel. Adv. Ther., 2024, 10.1002/adtp.202400166. L’Osteoartrite e l’Artrite Reumatoide (RA) sono le forme più comuni di artrite che coinvolgono la sinovia in cui i fibroblasti (FLS) svolgono un ruolo chiave nella RA, una malattia autoimmune caratterizzata da infiammazione articolare e sintomi sistemici, che colpisce l’1% della popolazione mondiale. Sebbene il danno articolare inizi dalla sinovia e prosegua coinvolgendo la cartilagine fino all’erosione ossea, numerosi modelli in vitro 3D sono stati sviluppati per la cartilagine e l’osso, mentre solo pochi studi si sono concentrati sulla componente sinoviale. In questo studio è stata sviluppata una formulazione di idrogelo adatta per coltivare in 3D i fibroblasti umani. Questo studio ha mostrato che tra le diverse formulazioni testate, un idrogelo a base di chitosano ha dato migliori risultati in termini di stabilità, crescita cellulare e morfologia.
Antonella Stanzione, Alessandro Polini, Francesca Scalera, Giuseppe Gigli, Lorenzo Moroni, Francesca Gervaso. Photo/thermo-sensitive chitosan and gelatin-based interpenetrating polymer network for mimicking muscle tissue extracellular matrix. Heliyon. Volume 10, Issue 21,2024,e39820,ISSN 2405-8440, https:/doi.org/10.1016/j.heliyon.2024.e39820. L’interazione dinamica tra la matrice extracellulare (ECM), la sua architettura tridimensionale e le cellule residenti gioca un ruolo cruciale nel comportamento cellulare, influenzando processi essenziali come la proliferazione, la migrazione e la differenziazione. In questo studio, è stata progettato un analogo alla matrice extracellualre una rete IPN composta da chitosano (Ch) e gelatina modificata (GelMA), per mimare l’ECM del tessuto muscolare in termini di rigidità meccanica. Il sistema è stato caratterizzato in modo approfondito, dimostrando di supportare non solo la crescita e la vitalità delle cellule muscolari inglobate nell’idrogelo, ma anche la loro differenziazione verso un fenotipo muscolare.
Bucciarelli A, Selicato N, Coricciati C, Rainer A, Capodilupo AL, Gigli G, Moroni L, Polini A, Gervaso F. Modelling methacrylated chitosan hydrogel properties through an experimental design approach: from composition to material properties. J Mater Chem B. 2024 Oct 17;12(40):10221-10240. doi: 10.1039/d4tb00670d. Gli idrogeli, materiali morbidi e simili a gel, realizzati con biopolimeri naturali stanno gradualmente sostituendo quelli sintetici nell’ingegneria dei tessuti, ovvero il campo che cerca di ricostruire o imitare tessuti umani. Questo perché i biopolimeri sono più compatibili con il corpo umano. Tuttavia, standardizzare questi materiali è una sfida, poiché la loro qualità può variare e i legami chimici che li tengono insieme non sempre sono stabili. In questo studio, è stato sviluppata una versione modificata di un biopolimero chiamato chitosano, aggiungendo dei gruppi chimici speciali (metacrilati) che permettono di formare idrogel solidi quando esposti a luce UV. Questo permette di produrre idrogeli in modo più controllato. Questa capacità di “personalizzare” la rigidità rende questi idrogel promettenti per molte applicazioni, come la creazione di supporti che imitano i tessuti biologici, con potenziali usi nella medicina rigenerativa.
Vecstaudža, J., Egle, K., Indurkar, A., Ločs, J. Micro-Computed Tomography Imaging of Acellular or Cellular Hydrogels and Organ-on-a-Chip Platforms. In: 64th International Scientific Conference of Riga Technical University “Materials Science and Applied Chemistry”: Program and Abstracts, Latvia, Riga, 6-6 October, 2023. Riga: 2023, pp.55-55. Gli organi su chip sono dispositivi miniaturizzati che simulano il funzionamento di organi umani, un’innovazione che permette di studiare tessuti e malattie in modo realistico. Per ricreare i tessuti, spesso si usano materiali chiamati idrogeli, che mimano la struttura e la consistenza del corpo umano. Tuttavia, uno dei problemi principali è che gli idrogeli non si vedono bene quando vengono analizzati con tecniche come la micro-tomografia computerizzata (micro-CT), uno strumento che utilizza raggi X per ottenere immagini tridimensionali. Per risolvere questo problema, i ricercatori studio hanno sviluppato sostanze coloranti che migliorassero la visibilità degli idrogeli. nei raggi X.
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