RELAZIONE ATTIVITA’ SCIENTIFICA all'ESTERO
Dott. Federico Corti
Dipartimento di Biotecnologie
Università degli Studi di Siena
La Prostaglandina E2 (PGE2), una molecola della classe dei prostanoidi, è stata ampiamente investigata a riguardo del ruolo che gioca negli eventi della risposta infiammatoria quali edema, dolore e stato febbrile. Più recentemente PGE2 ha ricevuto maggiore attenzione per il suo coinvolgimento nella progressione tumorale e nell’angiogenesi. Numerosi studi hanno infatti dimostrato che in molti tumori vi è un processo attivo di infiammazione e un incremento della concentrazione locale di prostanoidi proinfiammatori (1). A supporto di queste evidenze, vari studi hanno inoltre inosservato una consistente up-regolazione della Ciclossigenasi-2 (COX-2) in diverse forme di tumore incluse neoplasie al pancreas, mammella, polmone e testa-collo (2). PGE2 è il più abbondante prostanoide presente nel microambiente tumorale ed una sua elevata concentrazione è spesso associata a prognosi più severa (1). Infine, PGE2 promuove la proliferazione di cellule tumorali mediante l’attivazione di molteplici vie di signaling che sono già state dettagliatamente descritte (1). Nonostante le numerose evidenze sia in vitro che in vivo che attestano l’effetto proangiogenico promosso da PGE2, il meccanismo molecolare di questo effetto non è invece ancora chiarito.
La ricerca che sto svolgendo presso il laboratorio del Dr. Michael Simons ad Yale University ha l’obiettivo di arricchire le conoscenze sul signaling molecolare attraverso cui PGE2 induce un fenotipo proangiogenico delle cellule endoteliali. Una delle vie di signaling implicate in questo processo è stata recentemente proposta grazie a studi su cellule endoteliali in vitro (3) e ha dimostrato come PGE2 sia in grado di transattivare FGFR1 (Fibroblst Growth Factor Receptor 1). Il meccanismo riportato sembra dipendere dalla presenza extracellulare di FGF2, quest’ultimo uno dei più potenti stimoli proangiogenici. In questo contesto, i miei dati preliminari suggeriscono un ruolo dei sindecani sull’effetto indotto da PGE2 sull’endotelio. I sindecani sono una famiglia di proteine implicati nell’interazione tra cellula e matrice extracellulare e sono in grado di modulare l’affinità di vari fattori di crescita per il proprio recettore, tra cui la coppia FGF2 - FGFR1 (4). Esistono 4 diversi tipi di sindecano (sindecano 1-4) ed essenzialmente si tratta di proteine con un dominio transmembrana e altamente glicosilate nel dominio extracellulare (4).
In particolare, i dati che ho generato in questo primo semestre di attività all’estero indicano che vi è un coinvolgimento del Sindecano-4 nell’angiogenesi promossa da PGE2.
Inizialmente ho usato un modello di endotelio in vitro (HUVEC, cellule umane endoteliali isolate dal cordone ombelicale) e mediante la metodica dello scratch assay ho osservato che PGE2 ha un effetto promigratorio. In cellule tumorali PGE2 induce proliferazione ma contrariamente a questo, non ho osservato effetti significativi di PGE2 sulla proliferazione delle cellule endoteliali. Susseguentemente ho potuto apprendere e ottimizzare l’isolamento di cellule endoteliali primarie da cuore e polmone di topo. A questo proposito, attualmente sto indagando gli effetti di PGE2 su cellule endoteliali primarie isolate da topi wild-type (WT) confrontandole con quelle isolate da topi SDC4 Knock-Out (SDC4 KO). In questo modello ho osservato che la migrazione indotta da PGE2 è ridotta nelle cellule che non esprimono la proteina SDC4 rispetto a cellule WT. In modo consistente ho anche osservato che la migrazione indotta da PGE2 è attenuata in seguito a silenziamento della proteina SDC4 in HUVEC.
Precendenti studi hanno dimostrato la capacità di PGE2 di attivare ERK1/2 nelle cellule endoteliali (5) ed è stato suggerito che l’attivazione di ERK sia il signaling principale coinvolto nella promozione di angiogenesi da parte di PGE2 (6). In questo contesto valuterò un possibile ruolo di SDC4 sul signaling molecolare indotto da PGE2.
In contemporanea agli esperimenti in vitro ho iniziato a studiare la risposta di PGE2 con un modello di angiogenesi in vivo: il matrigel plug assay. Nei primi 6 mesi di attività ho potuto apprendere la manipolazione dei modelli in vivo ed ho iniziato a testare l’effetto di PGE2 quando viene iniettata sottocute all’interno di un plug di matrigel. In letteratura è stato più volte riportato che PGE2 promuove angiogenesi in vivo (5, 6). In linea con questi studi precedenti nel mio modello ho potuto confermare l’effetto proangiogenico indotto da PGE2. Usando questo modello di angiogenesi sono in corso esperimenti per valutare se i topi SDC4 KO rispondono in maniera diversa in termini di angiogenesi indotta da PGE2.
Concludendo, i dati generati finora suggeriscono una nuova via di signaling da esplorare nel meccanismo molecolare e nella sua rilevanza su sistemi in vivo. Le direzioni future della mia attività di ricerca si concentreranno quindi nello studio di questi due ambiti considerato che ciò potrebbe portare ad informazioni importanti per incrementare i successi della terapia antiangiogenica nei tumori.
- Wang, D., and Dubois, R. N. (2010) Eicosanoids and cancer. Nat Rev Cancer 10, 181-193
- Harris, R. E. (2009) Cyclooxygenase-2 (cox-2) blockade in the chemoprevention of cancers of the colon, breast, prostate, and lung. Inflammopharmacology 17, 55-67
- Finetti, F., Solito, R., Morbidelli, L., Giachetti, A., Ziche, M., and Donnini, S. (2008) Prostaglandin E2 regulates angiogenesis via activation of fibroblast growth factor receptor-1. J Biol Chem 283, 2139-2146
- Tkachenko, E., Rhodes, J. M., and Simons, M. (2005) Syndecans: new kids on the signaling block. Circ Res 96, 488-500
- Rao, R., Redha, R., Macias-Perez, I., Su, Y., Hao, C., Zent, R., Breyer, M. D., and Pozzi, A. (2007) Prostaglandin E2-EP4 receptor promotes endothelial cell migration via ERK activation and angiogenesis in vivo. J Biol Chem 282, 16959-16968
- Finetti, F., Donnini, S., Giachetti, A., Morbidelli, L., and Ziche, M. (2009) Prostaglandin E(2) primes the angiogenic switch via a synergic interaction with the fibroblast growth factor-2 pathway. Circ Res 105, 657-666