L’attività del laboratorio è incentrata sulle cardiomiopatie primitive, malattie del muscolo cardiaco associate ad anomalie meccaniche e/o elettriche del cuore, che portano a scompenso cardiaco, aritmie e morte improvvisa.

Rappresentano la causa più frequente di trapianto cardiaco e hanno spesso un’origine genetica. Nonostante i recenti avanzamenti nella comprensione di queste patologie, le cause e i meccanismi patogenetici rimangono ignoti in molti casi, in cui la malattia viene definita idiopatica.

In termini di cura, le opzioni terapeutiche attualmente disponibili mancano di specificità per la patologia ed i pazienti sono trattati con cocktail di farmaci volti a ridurre i sintomi e spesso poco efficaci.

Il nostro studio origina da queste premesse e ha come obiettivo principale la comprensione dei meccanismi fisio-patologici e molecolari delle cardiomiopatie primarie e l’identificazione di nuovi “bersagli” terapeutici per lo sviluppo di nuovi farmaci.

A tale scopo abbiamo utilizzato un approccio che combina cellule staminali pluripotenti indotte (iPSC – dall’inglese induced Pluripotent Stem Cells) e tecniche di sequenziamento di ultima generazione che permettono da una parte di identificare le sequenze genetiche coinvolte nella patologia e dall’altra di generare specifici modelli di malattia in vitro in cui poter sperimentare i meccanismi molecolari responsabili dell’insorgenza della stessa e testare l’effetto di nuove molecole farmacologiche.

Più in dettaglio, grazie anche alla preziosa collaborazione con altri importanti centri medici italiani (es. Fondazione Salvatore Maugeri, Azienda Ospedaliera Universitaria di Verona e gli Ospedali Riuniti di Trieste), abbiamo sviluppato progetti riguardanti un caso di cardiomiopatia dilatativa familiare dovuta a mutazione del gene codificante la proteina nucleare Lamina A/C e due casi di aritmia ereditaria, specificamente Tachicardia Ventricolare Polimorfica Catecolaminergica (CPVT – dall’inglese Catecholaminergic Polymorphic Ventricular Tachycardia), causata da mutazioni nei geni che codificano il recettore della rianodina e la calsequestrina-2, entrambe proteine importanti per la corretta contrazione delle cellule cardiache.

In tutti i casi, abbiamo generato modelli cardiaci in vitro, mediante la riprogrammazione di cellule della pelle o del sangue dei pazienti in cellule iPSC, ed il loro differenziamento specifici in cardiomiociti, le cellule del cuore che posseggono la capacità di contrarsi spontaneamente.

Utilizzando questi modelli abbiamo potuto da una parte validarne l’utilizzo come piattaforma per testare approcci terapeutici, sia farmacologici che di terapia genica, e dall’altra studiarne il fenotipo, quindi le caratteristiche funzionali ed i meccanismi responsabili.

Gli studi sulla CPVT sono stati entrambi pubblicati, il primo nel 2013 (Di Pasquale E et al) sull’effetto terapeutico di un inibitore della CAMKII (calcio-calmodulina chinasi di tipo II) nella correzione dei difetti aritmici delle cellule paziente-specifiche, ed il secondo recentemente (Lodola et al 2016) che dimostra l’efficacia della terapia genica (somministrazione del gene mancante) in vitro.

Lo studio inerente la cardiomiopatia lamina-dipendente è ancora in corso e sta dando risultati molto interessanti in merito al ruolo di questa proteina (Lamina A/C) in processi fisiologici fondamentali per il corretto funzionamento del cuore, quali la conduzione e la contrazione, mediante un meccanismo epigenetico che regola l’espressione di geni fondamentali per suddetti processi.

Il raggiungimento di questi risultati è stato possibile grazie alla proficua collaborazione di esperti in diverse aree che vanno dall’elettrofisiologia e la biologia cellulare alla microscopia, la bioinformatica e la genetica e grazie al supporto degli enti finanziatori (Ministero della Salute, CNR e proventi del 5×1000 di Humanitas).

Ad oggi i risultati ottenuti sulla cardiomiopatia lamina-dipendente si riferiscono a pazienti familiari portatori di una mutazione specifica: il nostro obiettivo è di riuscire ad estendere la casistica ad altre mutazioni al fine di comprendere più a fondo il ruolo fisiopatologica di questa proteina nel cuore.

Più in generale, l’obiettivo a lungo termine dei nostri studi è di collezionare una casistica numerosa di cardiomiopatie familiari idiopatiche e delle rispettive linee cellulari per ampliare le conoscenze genetiche e fisio-patologiche su questo gruppo di malattie e sperimentare nuove cure.

A tale scopo abbiamo già creato un database clinico atto a registrare tutte le informazioni cliniche all’arruollamento e al follow-up, i risultati delle analisi genetiche e degli studi funzionali e molecolari.

 

Dr.ssa Elisa Di Pasquale

Ricercatrice

Inflammation and Immunology in Cardiovascular Pathologies Lab

 

Marzo, 2017