Principles of cell and tissue organization
 

Quick
Links


Pubblico

Le cellule comunicano costantemente con l’ambiente extracellulare e con le cellule adiacenti attraverso uno scambio di segnali e sostanze nutritive necessarie per la vita cellulare (omeostasi). Nel nostro laboratorio studiamo il processo che consente alle cellule di internalizzare queste molecole, denominato endocitosi. Nell’endocitosi, la membrana cellulare circonda le molecole e le ingloba, invaginandosi verso l'interno. Le sostanze nutritive e i segnali entrano nella cellula incapsulati in piccole strutture rotonde, denominate vescicole. Una volta giunte all'interno della cellula, le vescicole vengono indirizzate verso diversi compartimenti sub-cellulari (organelli) denominati endosomi,dove rilasciano il proprio carico. Infine, le molecole vengono convogliate verso l’organello che svolge la funzione di sistema digerente della cellula, il lisosoma, dove vengono degradate.

Il meccanismo dell’endocitosi non serve solo ad assorbire e catabolizzare le sostanze nutritive, ma è coinvolto anche nei processi di comunicazione e regolazione cellulare: infatti, regola anche fenomeni come la selezione dei segnali che determinano le funzioni cellulari e la durata dell’attività di tali segnali. In questo senso, l’endocitosi è un meccanismo che controlla la trasmissione dei segnali e la traduce in funzioni cellulari: crescita e morte cellulare (proliferazione e apoptosi), acquisizione di funzioni specifiche di tessuti e organi (differenziazione) e comunicazione tra cellule adiacenti (trasmissione di segnali). Per comprendere i meccanismi dell’endocitosi, usiamo diversi metodi, biochimici, di biologia molecolare e cellulare, approcci computazionali e li applichiamo sia a modelli cellulari che animali.  

Metabolismo epatico

In generale, siamo interessati a comprendere come i disturbi dell’endocitosi sono coinvolti nella patologia. A questo scopo focalizziamo la nostra attenzione sul fegato, l’organo chiave nel metabolismo del nostro organismo. Studiamo le modalità di comunicazione delle cellule tra di loro per formare il tessuto epatico e come i disturbi dell’endocitosi possano compromettere le funzioni del fegato e causare disturbi metabolici e colestasi.

Malattie infettive

I meccanismi dell’endocitosi sono coinvolti anche nella patologia delle malattie infettive. I patogeni si servono del meccanismo dell’endocitosi per invadere le cellule e infettare l’organismo ospite. Il nostro interesse è rivolto particolarmente ai micobatteri, gli agenti infettivi responsabili della tubercolosi, una malattia che causa la morte di circa 1,7 milioni di persone all’anno. Desideriamo individuare nuove sostanze chimiche che inducono l'uccisione dei micobatteri da parte dei meccanismi di difesa dell'ospite. Per questo sviluppiamo approcci computazionali per controllare le variazioni del sistema endocitotico in risposta a medicinali antitubercolari, sia noti che nuovi, e comprenderne il meccanismo d’azione. Con una strategia mirata a potenziare i meccanismi di difesa cellulari, le nuove conoscenze potranno consentirci di creare nuovi e più efficaci trattamenti non solo per la tubercolosi, ma anche per altre malattie infettive.

Malattie neurodegenerative

La malattia di Huntington è un disturbo neurodegenerativo che compromette la coordinazione muscolare e le capacità cognitive. Abbiamo scoperto che il processo dell’endocitosi è alterato nella malattia di Huntington e attualmente ci serviamo di una combinazione tra biologia computazionale e analisi chimiche per comprendere il meccanismo esatto di tale fenomeno. In collaborazione con la fondazione CHDI (Cure Huntington's Disease Initiative) desideriamo contribuire alla scoperta di nuovi medicinali contro questa malattia.

Sviluppo di tecnologie a fini terapeutici

Infine, studiamo l’endocitosi per lo sviluppo di tecnologie che consentano di rilasciare determinate molecole in tessuti e organi specifici. In particolare, utilizziamo il sistema dell’endocitosi per rilasciare RNA interferente (small interfering RNA, siRNA) nel fegato e inibire l’espressione dei geni che ci interessano. Questa strategia non e’ soltanto utilizzata per studiare la funzione dei geni nel fegato, ma anche per inibire l’attività dei geni responsabili di determinate malattie e quindi contribuire a sviluppare nuove terapie. L’obiettivo principale di questo progetto è lo sviluppo di metodi di rilascio del siRNA in tessuti e organi specifici a fini terapeutici.

Zerial lab
funding