Programma di ricerca

Il sistema vascolare del cancro

Dejana
Responsabile: Elisabetta Dejana

Luogo di nascita: Bologna
Nazionalità: italiana
Laurea: Scienze Biologiche, presso l’Università di Bologna
Specializzazione: in biochimica presso la Boston University School of Medicine, Boston, USA
Dottorato: Biologia vascolare presso l’istituto Mario Negri di Milano. Elisabetta Dejana è professore ordinario di Patologia Generale presso il Dipartimento di Scienze Biomolecolari e Biotecnologie, Facoltà di Scienze Matematiche, Fisiche e Naturali, Università degli Studi di Milano. Dal 1988 Dejana è anche direttrice del laboratorio di biologia vascolare presso l'Istituto Mario Negri di Milano.

Angiogenesi (dal greco angêion, vaso e génesis, nascita) è il termine scientifico usato per indicare  la formazione dei vasi sanguigni  negli organismi.

È attraverso le arterie del sistema vascolare che organi e tessuti ricevono l’ossigeno e le sostanze nutrienti indispensabili alla loro sopravvivenza. Lo stesso vale per il tumore, che sin dalle prime fasi del proprio sviluppo, induce la formazione di  nuove strutture vascolari a partire da quelle preesistenti nell’organismo. In questo modo le cellule tumorali riescono a ottenere il sangue necessario alla loro sopravvivenza e alla loro crescita.

La possibilità di fermare la neoplasia e addirittura di farla  regredire interferendo con i meccanismi di formazione del sistema vascolare del tumore,  bloccando così  l'apporto di sangue alle sue cellule, è uno degli aspetti più innovativi delle terapie anticancro.
Importanti, in questa linea di ricerca, i dati provenienti dallo studio dello sviluppo embrionale, perché i meccanismi che regolano la vascolarizzazione di un embrione e di un tumore sono molto simili. 

Presentazione del programma

Indebolire il tumore privandolo dell'ossigeno e del nutrimento portati dal sangue: è questo l'obiettivo del programma IFOM di Angiogenesi. Il programma si svolge sotto la guida di Elisabetta Dejana, direttrice dal 1988 del laboratorio di Biologia Vascolare presso l'Istituto Mario Negri.

Elisabetta Dejana ProgrammaEmbrione: particolare

Dejana si occupa di angiogenesi da molti anni, e il suo team ha già dato importanti contributi a questa linea di ricerca. “Quando abbiamo cominciato a studiare la formazione del sistema vascolare – spiega la ricercatrice – ci siamo accorti che le cellule dei vasi sanguigni sono tenute assieme da speciali proteine ‘adesive’. Una di queste proteine, che abbiamo battezzato ‘VE-caderina’,  tiene letteralmente incollate tra loro le cellule endoteliali che ‘foderano’ la parete interna dei vasi.”

Questo accade in tutti i vasi in condizioni normali. Ma la VE-caderina è anche coinvolta nel processo di vascolarizzazione dei tumori, e così pure altre proteine identificate e caratterizzate da Dejana e colleghi. Proteine che potrebbero costituire, secondo Dejana, nuovi “bersagli” per gli interventi farmacologici diretti all’inibizione dell’angiogenesi tumorale, e quindi alla cura delle neoplasie. “Il tumore ‘affamato’ dal mancato apporto di sangue – spiega Dejana – non riesce più a crescere, regredisce e diventa più sensibile alla chemioterapia e all'irradiazione.”

La pericolosità dei tumori dipende soprattutto da due proprietà: quella di invadere i tessuti circostanti e quella di inviare cellule a distanza, ovverosia la capacità di formare metastasi.  Queste due proprietà dipendono da una serie di caratteristiche molecolari delle cellule tumorali che si basano su un’alterata interazione tra le cellule normali e quelle tumorali e che risulta in ultima analisi in una invasione del sistema circolatorio ematico e linfatico. Attraverso queste vie, il tumore si trasmette a distanza. 

Particolari strumenti o competenze utilizzate nel programma

Il gruppo di ricerca di Dejana utilizza come organismo modello per gli esperimenti in vivoZebrafish (Danio rerio), caratterizzato da un ciclo riproduttivo molto veloce e da embrioni trasparenti, ideali per osservare il processo di vascolarizzazione.

Il pesciolino zebrafish (Dario Rerio) si adatta in modo particolare allo studio del traffico e della migrazione delle cellule, e quindi allo studio dei meccanismi molecolari coinvolti, sia in condizioni normali che in condizioni patologiche come il cancro. E’ infatti possibile “marcare” alcune cellule specifiche (ad es. quelle di un tumore) con un colorante fluorescente e seguire nel tempo la migrazione di queste cellule, approfittando della trasparenza dello zebrafish. A questo scopo è necessario l’utilizzo di una serie di tecniche microscopiche come la microscopia confocale e la microscopia elettronica.  Infatti, utilizzando questo sistema biologico è possibile visualizzare direttamente le cellule, senza dover ricorrere a tecniche indirette come avverrebbe in altri modelli biologici. L’utilizzo di questo sistema modello consente di produrre embrioni e pesci transgenici che esprimono proteine fluorescenti di vario colore nelle cellule desiderate, e quindi seguire in tempo reale il loro movimento, le loro interazioni ed analizzarne i meccanismi molecolari. Grazie a queste potenzialità esplorative l’uso dello zebrafish sta avendo un impatto molto importante sulla comprensione dei meccanismi molecolari alla base dell’invasività cellulare e delle metastasi.

La piattaforma di imaging IFOM finanziata con il 5 x 1000 di FIRC finalizzata all’analisi di trafficking cellulare e creazione di modelli tumorali in zebrafish è utilizzata in particolare dai grupp idi ricerca condotti da da Elisabetta Dejana e da Giorgio Scita.
Nell’ambito della piattaforma, l’uso della Microscopia Confocale a fluorescenza, dell’analisi di “time-lapse” e della Microscopia elettronica hanno permesso agli scienziati IFOM di quantificare e di analizzare non solo le proprietà essenziali delle cellule, normali o cancerose, quali ad esempio la velocità di migrazione e la capacità di superare barriere, ma anche di identificare particolari proteine favorenti o inibenti la migrazione cellulare o la metastatizzazione. Questo approccio è stato inoltre collegato ad una serie di studi molecolari che hanno permesso agli scienziati  di ampliare le conoscenze sulla migrazione cellulare normale e patologica.

Un’altra tecnica utilizzata è quella dei microarray, impiegata nell’analisi dei profili di espressione genica, cioè nella valutazione di quali geni siano “accesi” e quali “spenti” in una determinata situazione. Questo sistema, che appartiene alla categoria delle così dette tecnologie high-throughput o ad ‘ampio spettro’, permette di studiare l’espressione di decine di migliaia di geni contemporaneamente e in tempi molto rapidi. 

 


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