Plasticità Cellulare & Invecchiamento

Contesto

Il concetto di “plasticità cellulare” si riferisce alla capacità di una cellula di assumere identità diverse senza subire mutazioni genetiche. Un classico esempio di plasticità cellulare si osserva durante lo sviluppo embrionale, quando le cellule staminali si differenziano nei numerosi tipi cellulari presenti nel corpo adulto. Oggi sappiamo che la plasticità cellulare è importante anche nei tessuti adulti, specialmente in situazioni di danno o rigenerazione, dove è essenziale per la riparazione dei tessuti. Tuttavia, è anche una caratteristica chiave dei tumori, e può contribuire alla comparsa del cancro, alla resistenza alle terapie e alla formazione di metastasi. Il nostro laboratorio è interessato a comprendere e manipolare questi ruoli opposti della plasticità cellulare. L’obiettivo finale è trovare modi per sfruttare i meccanismi della plasticità cellulare per potenziare la rigenerazione dei tessuti e, allo stesso tempo, controllarli per limitare la formazione e la progressione del cancro. Per raggiungere questo obiettivo, utilizziamo una combinazione di biologia molecolare e cellulare, modelli di organoidi, modelli murini in vivo, e tecnologie avanzate di sequenziamento genetico.

1. La relazione tra plasticità cellulare riparativa e tumorigenesi

Vogliamo capire se la plasticità cellulare attivata durante la riparazione tissutale sia simile, diversa o collegata a quella che si verifica nella formazione dei tumori. Usiamo modelli di cancro del colon-retto e di lesione intestinale, abbinati a sistemi di lineage tracing, ovvero il tracciamento delle cellule nel tempo, per identificare, isolare e studiare queste cellule plastiche e la loro discendenza. Siamo particolarmente interessati all’uso della tecnologia single-cell omics, ovvero le analisi molecolari ad alta risoluzione a livello di singola cellula, per comprendere i profili epigenetici che definiscono uno stato sano o patologico. Usiamo anche interventi mirati sul metabolismo per cercare di modulare la plasticità. Inoltre, vogliamo sviluppare nuovi approcci per bloccare la plasticità cellulare nel cancro, al fine di migliorare il controllo della malattia.

2. Plasticità cellulare durante l’invecchiamento

Con l’età, la capacità rigenerativa dei tessuti diminuisce, mentre il rischio di sviluppare tumori aumenta. Stiamo indagando se i cambiamenti nella plasticità cellulare contribuiscano a questi fenomeni associati all’invecchiamento. Usiamo anche modelli murini di riprogrammazione cellulare basata sui fattori di Yamanaka, una tecnica che ha valso a Shinya Yamanaka insieme a John B. Gurdon il Premio Nobel per la Medicina nel 2012 e che consente nel riportare cellule adulte a uno stato simile a quello delle cellule, insieme a strumenti di tracciamento cellulare, per studiare se e come la plasticità cellulare indotta artificialmente influisca sulla rigenerazione, sull’invecchiamento e sul cancro.

3. Il ruolo delle cellule senescenti nell’invecchiamento e nelle malattie

Le cellule senescenti sono cellule danneggiate o stressate che si accumulano nei tessuti con l’avanzare dell’età. Sebbene la senescenza sia un meccanismo di protezione contro il cancro e possa aiutare nella riparazione tissutale, il loro accumulo eccessivo può diventare dannoso e contribuire allo sviluppo o al peggioramento di molte malattie legate all’età. Studiamo il ruolo delle cellule senescenti nella plasticità cellulare, in particolare nei contesti di trasformazione tumorale, resistenza alla terapia e rigenerazione dei tessuti. Inoltre, stiamo sviluppando nuovi senolitici, dei farmaci che eliminano selettivamente le cellule senescenti – per scopi terapeutici.