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Relazione Annuale dei Borsisti

L'Associazione per la Ricerca sui Trapianti assegna ogni anno delle borse di studio a ricercatori impegnati in programmi di ricerca nell'ambito della trapiantologia.

Presentiamo le relazioni annuali 2003-2004 dei beneficiari delle borse di studio offerte dall'Associazione.

Dr. Regiane Aparecida Cavinato

Trapianto combinato di leucociti e rene dallo stesso donatore per indurre tolleranza.

Il trapianto rappresenta l'unica terapia per pazienti con insufficienza terminale a carico di vari organi come rene, fegato, cuore, etc. I farmaci antirigetto oggi disponibili hanno permesso di migliorare notevolmente la sopravvivenza a breve termine dell'organo trapianto, ma loro azione non specifica sul sistema immunitario espone a lungo andare il paziente ad effetti collaterali indesiderati. Evitare la crisi di rigetto senza dover ricorrere all'utilizzo di farmaci immunosoppressori rappresenta oggi il principale scopo della ricerca nel campo dei trapianti. Tale condizione, definita tolleranza immunologica, significa l'assenza di una reazione lesiva nei confronti dell'organo trapiantato senza che venga persa la capacità del sistema immunitario di difendere l'individuo da infezioni e dallo sviluppo di tumori. La mia attività di ricerca è stata finalizzata alla messa a punto e alla caratterizzazione di un modello di tolleranza al trapianto di rene. In tale modello l'esposizione del ricevente a cellule del donatore prima del trapianto ne modifica il sistema immunitario in maniera tale da evitare la crisi di rigetto. Nel nostro modello le cellule ottenute dei donatori vengono infuse nel ricevente 20 giorni prima del trapianto di rene in associazione con un breve trattamento con Ciclosporina, un farmaco immunosoppressore. Dal momento del trapianto in poi i riceventi non ricevono più nessun trattamento farmacologico. Tra i vari tipi di cellule studiate, le cellule mononucleate del sangue si sono rivelate quelle più efficaci nel prolungare la sopravvivenza dell'organo trapiantato. Il potere di queste cellule di modificare il sistema immunitario del ricevente risiede nella loro capacità di raggiungere il timo, l'organo che ha il peculiare compito di insegnare all'organismo a distinguere ciò che è "proprio" da ciò che non lo è e ciò che è pericoloso da ciò che è innocuo. La presenza di cellule del donatore all'interno del timo dei riceventi determina una serie di eventi. Dai nostri studi è emerso che la prima fase di questo processo di tolleranza si svolge appunto a livello del timo, dove le cellule del ricevente in grado di attaccare l'organo trapiantato vengono rese inattive. Quando queste cellule incontrano successivamente il rene, subiscono una ulteriore trasformazione che le rende cellule in grado di regolare la risposta di altri linfociti. Molti giorni dopo il trapianto queste cellule sono evidenziabili sia nel rene che nell'intero sistema immunitario.
Questo studio suggerisce che è possibile sfruttare i meccanismi naturali di tolleranza che hanno origine nel timo per indurre l'accettazione dell'organo trapiantato senza bisogno di terapia immunosoppressiva.


Dr. Giuseppe Monteferrante
Beneficiario di una borsa di studio ART, sono stato inserito nel laboratorio della Dr.ssa Noris dal 1° Settembre 2003.
Mi sono occupato principalmente di due progetti, entrambi inerenti il sistema immunitario.

Il sistema immunitario è una complessa rete di informazioni che indirizzano l'organismo verso reazioni di indifferenza verso le proprie proteine oppure di distruzione nei riguardi di sostanze viste come estranee.
Nel primo caso, si parla di tolleranza immunologica, nel secondo caso di rigetto, fenomeno che si osserva nei trapianti di organo, o di autoimmunità. I due fenomeni sono intimamente connessi e rappresentano due facce della stessa medaglia.
Per evitare il rigetto dell'organo trapiantato, svariati sistemi terapeutici sono in atto. Essi prevedono l'utilizzo di farmaci immunosoppressori, molto potenti ma anche dotati di effetti indesiderati. Lo scopo della ricerca è lo sviluppo di nuove strategie anti - rigetto che evitino l'utilizzo prolungato di farmaci immunosoppressori.

Il primo progetto in cui sono stato coinvolto mira alla caratterizzazione dei meccanismi d'azione di innovativi farmaci anti rigetto nel trapianto di rene, tra cui l'Alemtuzumab. Questo farmaco è un anticorpo che riconosce in maniera assolutamente selettiva solo ed esclusivamente le cellule che presentano sulla propria superficie la molecola CD52. Essa ha una funzione non ancora del tutto definita, ma molto importante per il sistema immunitario. Le cellule che la possiedono, infatti, sono coinvolte nel rigetto di un organo solido, per esempio, un rene, a seguito di trapianto. A causa del legame che si è creato tra l'Alemtuzumab ed il CD52, le cellule dotate di CD52 sono eliminate dal sistema immunitario. In seguito, il sistema immunitario stesso, poiché l'Alemtuzumab non viene ulteriormente somministrato, è in grado di riformare delle cellule dotate di CD52, le quali però riconoscono il rene trapiantato come se fosse nativo, cioè da sempre appartenente al ricevente.
Allo scopo di registrare i dati clinici dei pazienti trapiantati che hanno ricevuto l'Alemtuzumab come terapia ho creato una banca dati per l'estrazione veloce e razionale delle informazioni necessarie. Ho preso inoltre parte alla caratterizzazione delle sottopopolazioni dei leucociti che si trovano nel sangue dei pazienti trapiantati e trattati con Alemtuzumab a vari tempi dopo il trapianto. Inoltre, studi attualmente in corso in laboratorio permettono di stabilire la funzionalità dei leucociti dei pazienti ed in particolare la loro abilità di riconoscere come estranee le sostanze nocive per l'organismo, come per esempio batteri e virus, pur evitando di fare lo stesso con le cellule provenienti dal donatore. Questo fenomeno detto tolleranza è importante perché evita il rigetto del rene trapiantato, ma conserva la protezione dalle malattie infettive e dai tumori.

Il secondo progetto che mi ha coinvolto ha lo scopo di caratterizzare il ruolo di alcune sostanze infiammatorie, BLyS e TACI, nello sviluppo di una malattia autoimmune detta Lupus Eritematoso Sistemico nei bambini.
In tale malattia, il sistema immunitario del paziente non riconosce più come propri alcuni organi e cerca di distruggerli. Questo fenomeno di autoimmunità provoca delle condizioni di malattia che devono essere curate con dei farmaci immunosoppressori molto simili a quelli utilizzati nel trapianto.
Purtroppo, nel caso del Lupus Eritematoso Sistemico, si conoscono molto poco i meccanismi che ne provocano l'insorgenza. Queste informazioni sono necessarie per poter creare nuovi farmaci
adatti alla sua terapia in modo molto più specifico, ovvero meno tossico, di quanto non si riesca oggi. Utilizzando cellule ottenute dal sangue di bambini affetti da Lupus Eritematoso Sistemico e varie combinazioni di BLyS, TACI e loro inibitori, sto valutando se questo sistema sia o no attivato in modo anomalo in tali pazienti.


Dr Anna Tankiewicz
Department of Pharmacodynamics
Medical University of Bialystok, Poland

Durante l'anno trascorso presso l'Istituto di Ricerche Farmacologiche "Mario Negri" oggetto della mia ricerca è stato lo sviluppo di uno
studio volto a valutare l'impatto della farmacogenomica nel predire l'esposizione giornaliera a ciclosporina in pazienti sottoposti a trapianto di rene.

La ciclosporina è ancora oggi il farmaco immunosoppressore più importante per la prevenzione del rigetto dopo trapianto d'organo. Tuttavia l'utilizzo di questo farmaco è spesso associato alla comparsa di effetti collaterali molto gravi che, se non adeguatamente trattati, possono portare alla perdita dell'organo trapiantato o addirittura alla morte.
Nel corso degli ultimi anni sono state sviluppate diverse strategie nel tentativo di personalizzare l'esposizione a ciclosporina per ogni paziente. Nella pratica clinica attuale si misurano i livelli ematici del farmaco come guida alla scelta della dose ottimale; questo approccio però, presenta notevoli limitazioni. La ricerca di strategie alternative o complementari agli approcci attuali è diventato ormai una necessità primaria.
Questa lacuna potrebbe essere colmata dall'avvento della genomica. Il completamento del genoma umano ha infatti determinato la nascita di nuovi campi di ricerca, tra cui la farmacogenomica, una scienza che studia come e se alterazioni ereditarie nel patrimonio genetico possano influenzare la risposta di ogni singolo individuo ad uno o più farmaci.
Per poter avviare uno progetto di farmacogenomica della ciclosporina, come primo approccio ho dovuto studiare quali potessero essere i geni principalmente coinvolti nel controllo del farmaco, dopo che questo è stato assunto dal paziente. Dopo aver eseguito una serie di ricerche bibliografiche utilizzando specifiche banche dati di natura biomedica, sono stati identificati almeno 3 geni le cui mutazioni (chiamate anche polimorfismi se presenti in almeno l'1% della popolazione) potevano alterare il metabolismo della ciclosporina.
Il primo gene, chiamato MDR-1 (dall'inglese Multi-Drug Resistance) codifica per la glicoproteina P, una proteina che si oppone all'ingresso di molti farmaci nei vari distretti del nostro organismo. Gli altri 2 geni codificano invece per enzimi, i citocromi, anch'essi coinvolti nella regolazione del metabolismo di tanti farmaci, tra cui la ciclosporina. I pazienti che presentano particolari alterazioni nei geni citati in precedenza potrebbero essere potenzialmente esposti ad una quantità eccessiva di ciclosporina, con aumentato rischio di sviluppare tossicità da farmaco.

Per poter verificare questa ipotesi, ho iniziato ad isolare il DNA da pazienti sottoposti a trapianto di rene, per poter studiare i geni di interesse. Il passo successivo ha riguardato la messa a punto di specifiche tecniche analitiche che permettono di identificare i possibili polimorfismi nei 3 geni coinvolti nella regolazione dell'esposizione alla ciclosporina, per poter caratterizzare tutti i pazienti in base al proprio profilo genetico. In contemporanea in questi pazienti sono stati misurati anche i livelli ematici di farmaco, per capire se l'approccio di tipo farmacogenomico potesse fornire informazioni aggiuntive rispetto alla semplice misura dei livelli di farmaco (studi farmacocinetici).
Attualmente abbiamo perfezionato nuove metodiche capaci di identificare i polimorfismi presenti nel gene MDR-1 e stiamo lavorando per ottimizzare le condizioni per lo studio degli altri 2 geni. I risultati preliminari dello studio sono incoraggianti: sembrano infatti dimostrare che la presenza di polimorfismi nel gene MDR-1 predice l'esposizione giornaliera a ciclosporina.
Il nostro progetto è però molto più ambizioso. In futuro vorremmo sviluppare tecniche capaci di identificare mutazioni nei geni che regolano l'attività di tutti i farmaci immunosoppressori presenti nella pratica clinica. Se realizzato, questo progetto permetterebbe, attraverso un semplice prelievo di sangue, di stabilire la terapia immunosoppressiva ottimale per ogni paziente ancora prima che questo sia trapiantato, quando cioè il paziente si trova in lista d'attesa per un organo disponibile. In questo modo si eviterebbe di esporre i pazienti a dosi eccessivamente elevate di farmaci che, come detto in precedenza, sono molto efficaci ma anche molto tossici.

Pubblicazioni prodotte durante l'anno di ricerca:
Cattaneo D, Tankiewitcz A, Merlini S, Perico N, Remuzzi G. "Pharmacogenomics of immunosuppressive agents: perspective for individualized therapy".
Personalized Therapy, in press 2004.





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