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MECCANISMI MOLECOLARI ALL'INTERFACCIA TRA LA REGOLAZIONE IMMUNITARIA E METABOLICA CHE PORTANO AD INFIAMMAZIONE CRONICA ED AUTOIMMUNITÀ 

Il progetto proposto risponderà ad una serie di domande sulla biologia delle Treg. Inizieremo dalla nostra lunga esperienza sul ruolo della leptinanella risposta immunitaria e nell'autoimmunità che recentemente ci ha portato a chiarire i meccanismi attraverso cui il metabolismo controlla la risposta delle Treg, in cui mTOR e' attivato in risposta ad uno stato oscillatorio dello stato energetico. Infatti dati preliminari suggeriscono che lo stato energetico è la forza motrice che regola la responsività delle Treg attraverso uno switch metabolico dinamico che accende e spegne la cascata di mTOR. Questo elevato livello di plasticità, legato alla manipolazione metabolica, potrebbe avere un potenziale terapeutico nella tolleranza immunologica e nell'autoimmunità. I risultati attesi e il loro potenziale innovativo sono elencati di seguito:1. questo approccio va oltre le conoscenze attuali su mTOR derivate da studi su topi mTOR-deficienti, che mancano della “visione dinamica” in cui anche soloperturbazioni brevi e transitorie possono indurre anergia o proliferazione. Il nostro obiettivo sarà fornire evidenze inequivocabili che il controllo metabolico della responsività delle Treg dipende da uno switch energetico, regolato da mTOR, e quindi dal passaggio da un metabolismo basato sull'utilizzo del glucosio a quello basato sulla ß-ossidazione degli acidi grassi. La perturbazione della cascata di mTOR abbassa il livello energetico al di sotto della soglia richiesta da una Treg per reclutare la macchina molecolare responsabile della sua proliferazione;2. cercheremo di comprendere se l'alterazione dello stato nutrizionale e l'asse della leptina influenzino il controllo della responsività delle Treg mediato da mTOR. Siamo stati i primi a suggerire che la leptina attiva direttamente il pathway di mTOR nelle Treg e che l'asse leptina-mTOR potrebbe integrare lo stato energetico cellulare con la segnalazione del metabolismo nelle Treg, che usano questa informazione per il controllo della tolleranza. Queste scoperte rafforzeranno l'idea che il controllo fine dell'omeostasi energetica si potrebbe utilizzare per manipolare l'omeostasi delle Treg e la tolleranza delle cellule T e potrebbero avere un grande impatto per la definizione di nuove strategie per il trattamento delle malattie autoimmuni e dei trapianti;3. l'uso dei microarray e dell'analisi proteomica aiuterebbe a comprendere “il quadro” basale differente delle popolazioni cellulari analizzate nei controlli e nei pazienti e ci permetterà di capire se l'inibizione di mTOR possa influenzare il profilo di espressione genica delle cellule T effettrici e delle Treg. Inoltre, effettueremo un'inibizione acuta/transitoria o cronica del pathway di mTOR che ci aiuterà a comprendere la regolazione trascrizionale dei geni responsabili della proliferazione o della iporesponsività delle Treg;4. questo progetto potrebbe anche spiegare diverse contraddizioni sulla biologia delle Treg. Il punto di partenza sarà la comprensione delle contraddizioni delle attuali strategie di espansione in vitro delle Treg, che richiedono contemporaneamente l'inibizione di mTOR (con rapamicina cronica) e l'attivazione di mTOR (con alte dosi di IL-2). Perché si usa tale approccio per espandere le Treg? Com'è possibile che un farmaco come la rapamicina, che inibisce il metabolismo intracellulare in tutte le cellule, sia in grado di stimolare l'espansione di una cellula che è anergica in vitro? La nostra ipotesi e i dati preliminari suggeriscono che i livelli della cascata dimTOR nelle Treg appena isolate sono molto alti perché queste cellule sono attivamente proliferanti in vivo, e questo potrebbe essere responsabile della loro incapacità di entrare nel ciclo cellulare in vitro. È necessario distinguere tra una visione della biologia delle Treg "convenzionale" e non "dinamica", in cui l'"anergia" si riferisce a un fenomeno inducibile artificialmente che non si può assimilare alla condizione di iporesponsività ex-vivo.