Programmi di ricerca

Responsabile: Thomas Vaccari

Programma di Ricerca:

Regolazione della soppressione tumorale attraverso l’endocitosi in Drosophila

La corretta digestione della cellula

Un gruppo di geni coinvolti nell’endocitosi, quel processo vitale tramite cui la cellula si nutre e comunica con il suo ambiente inglobando e “digerendo” molecole presenti sulla sua superficie o nell’ambiente esterno, è stato recentemente identificato per avere un ruolo chiave anche nel difendere l’organismo dall’insorgenza tumorale. È stato infatti osservato che i geni che controllano questo processo presentano un’inaspettata proprietà di soppressione tumorale e la loro alterazione favorisce lo sviluppo di neoplasie.

Il programma di ricerca “Regolazione della soppressione tumorale attraverso l’endocitosi in Drosophila” condotto da Thomas Vaccari è dedicato all’indagine dei meccanismi molecolari che regolano in particolare l’endocitosi nelle cellule epiteliali. Tali cellule sono quelle che formano i tessuti all’interno dei nostri organi, e la cui organizzazione e proliferazione deve essere strettamente controllata per prevenire l’insorgenza di patologie tumorali. I geni endocitici potrebbero prevenire lo sviluppo del cancro regolando il livello di molecole importanti per la trasduzione di segnali che governano la comunicazione tra cellule. Infatti quest'ultima e' critica per il corretto funzionamento della maggior parte dei tessuti che compongono gli organi ed e‘ frequentemente alterata in molteplici tipi di cancro.
Drosophila, il moscerino della frutta che costituisce uno dei più importanti organismi modello nella ricerca biologica e genetica, si è dimostrato in questo specifico ambito di ricerca il sistema più idoneo per esplorare come il processo di endocitosi riesca a controllare la crescita dei tessuti epiteliali.
Usando questo sistema modello, il programma di ricerca condotto da Thomas Vaccari si prefigge di scoprire come l'endocitosi controlli la trasduzione di segnali tra cellule, sia sane che tumorali. Ciò permetterà in futuro di sviluppare farmaci che contrastino l'insorgenza di tumori dovuti ad alterazioni della comunicazione tra cellule.

Presentazione del programma

L’endocitosi è un processo cellulare che consente alla cellula di internalizzare molecole presenti sulla sua superficie o elementi esterni anche di elevato peso molecolare operando una modificazione della sua membrana cellulare tramite un’introfressione e la creazione di vescicole che inglobano il materiale e lo trasportano nel citoplasma.
Alcuni recettori molecolari presenti sulla superficie delle cellule e soggetti ad endocitosi svolgono un ruolo fondamentale anche come mediatori di un altro processo vitale della cellula: la trasduzione intercellulare del segnale, ovvero la catena di reazioni che, attraverso la membrana cellulare, trasmette segnali verso vari bersagli intracellulari, molti dei quali risultano coinvolti nei processi di controllo della trascrizione del DNA.
Tuttavia, i meccanismi che permettono all’endocitosi di regolare la traduzione del segnale sono ancora in gran parte sconosciuti.

La trasduzione del segnale è critica per il corretto funzionamento della maggior parte dei tessuti che compongono gli organi ed è frequentemente alterata in molteplici tipi di cancro.
Molti dei tessuti all’interno di organi e dei rivestimenti interni ed esterni delle superfici corporee (epidermide, apparato respiratorio, intestino, ecc.) sono organizzati in epiteli formati da successioni di cellule epiteliali Queste sono strutturate in modo da aderire perfettamente tra di loro, come a formare una barriera verso l’esterno, rendendo il tessuto compatto e resistente a traumi. Inoltre, hanno la caratteristica di essere quiescenti, cioè non si duplicano, ma vengono eventualmente sostituite in caso di danni irreparabili.
Poiché l’endocitosi espone la membrana delle cellule a delle proteine fondamentali per gli organi epiteliali che possono essere sia inglobate che rimosse, nel caso in cui si verificasse un malfunzionamento nell’endocitosi di cellule epiteliali, tali cellule passerebbero da quiescenti ad iper-proliferanti, causando insorgenza tumorale.
Attraverso screening genetici e la possibilità di bloccare o attivare a piacere la funzione di geni e studiarne le conseguenze in diversi tessuti, il lavoro del team di Vaccari sta arrivando a capire come alcuni geni coinvolti nel processo di endocitosi e nella trasduzione del segnale si siano rivelati oncosoppressori.
Focalizzando gli studi su questo, il team ha approfondito il ruolo di alcuni recettori del segnale come Notch, già noto come oncogene coinvolto anche nella formazione del tumore mammario, del polmone e della cervice. Il team ha scoperto come l’attivazione del segnale di Notch dipenda dall’endocitosi e si sta focalizzando sul meccanismo specifico di regolazione dell’attivazione endociticasia nel contesto fisiologico che patologico, cioè di come una sua aberrazione porti al cancro.

Particolari strumenti o competenze utilizzate nello programma

Grazie a quasi un secolo di studi, la Drosophila si pone come il migliore sistema di genetica in organismi multicellulari. Infatti, questo organismo modello ha portato ad individuare, tra gli altri, molti dei geni che controllano la trasduzione del segnale. Lo stesso Notch e’ stato individuato originariamente in Drosophila e poi successivamente identificato anche nei mammiferi. Ora che il genoma e’ stato interamente sequenziato, rivelando la presenza nel genoma della maggior parte dei geni legati al cancro nell’uomo, Drosophila sta emergendo come un sistema eccellente per lo studio dello sviluppo tumorale. A tal proposito in Drosophila, è possibile inattivare a piacere geni soppressori tumorali e studiare la trasformazione tumorale che ne risulta usando tecniche di microscopia e biologia cellulare. Uno dei vantaggi chiave dei moscerini è che, data la loro economicità d'uso, si può fare anche il contrario: indurre mutazioni casuali, selezionare quelle che danno trasformazione tumorale e risalire per via genetica al gene mutato. Così facendo si possono individuare nuovi geni soppressori tumorali che potrebbero avere un ruolo ancora sconosciuto nei tumori umani.

Possibile impatto su prevenzione o trattamento del cancro

La biologia dei tumori nell’insetto si sta rivelando sempre più simile a quella dei mammiferi, aprendo buone prospettive per il futuro. Potervi applicare ricerca oncologica di base ci aiuterà a capire quali sono i meccanismi chiave che hanno un collegamento stretto con la formazione di tumori in modo da avere nuovi target terapeutici per la cura contro il cancro.
Quindi la prospettiva è di sviluppare in futuro farmaci che contrastino l'insorgenza di tumori dovuti ad alterazioni della comunicazione tra cellule.

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