• cellule staminali
• ematopoieisi
• infarto miocardico
• Kit
• modello animale transgenico
• Proto-oncogene

Nel corso degli ultimi anni, numerosi geni regolatori dello sviluppo embrionale e della differenziazione cellulare si sono rivelati importanti mediatori della tumorigenesi. Lo studio di questi geni ha inoltre evidenziato l’esistenza di meccanismi comuni nella regolazione di diversi sistemi differenziativi, tuttavia ancora poco si conosce della loro funzione ed interazione. Una migliore comprensione dei meccanismi d’azione e delle relazioni fra geni regolatori è quindi fondamentale per chiarire anche la loro possibile implicazione in processi patologici. Il mio progetto di tesi di Dottorato si è inserito nel contesto di ricerca del laboratorio diretto dalla Dr.ssa Maria Cristina Magli che si interessa da diversi anni della funzione di alcuni di questi geni nell’ematopoiesi ed in altri sistemi cellulari, in particolare a livello di cellule staminali e progenitori. Durante la mia tesi ho sviluppato una serie di studi sul ruolo di Kit, un protoncogene che codifica il recettore tirosin-chinasico per il fattore di crescita Stem Cell Factor (SCF). Il pathway regolativo SCF/Kit riveste un ruolo chiave nella regolazione di diversi tipi di cellule staminali come le ematopoietiche, germinali e cardiache. Inoltre Kit è espresso anche nell’intestino, a livello delle cellule interstiziali di Cajal, e recentemente è stato evidenziato per Kit un’attività oncogenica nello sviluppo dei tumori stromali gastro-intestinali (Gastrointestinal stromal tumors; GISTs). Al fine di studiare la regolazione e la funzione di Kit ho utilizzato una linea transgenica murina, generata nel laboratorio diretto dal Prof. Sergio Ottolenghi, nella quale il gene repoter “enhanced green fluorescent protein (GFP)” è espresso sotto il controllo di regioni di regolazione di Kit. Il primo obiettivo della mia tesi è stato verificare se il transgene Kit/GFP sia espresso nelle cellule staminali ematopoietiche (HSC) del midollo osseo (BM) e del fegato fetale. Tramite analisi citofluorimetriche, saggi clonogenici e saggi di ripopolazione in vivo, ho dimostrato che il transgene è efficientemente espresso nelle HSC sia durante lo sviluppo embrionale che nella vita adulta. Inoltre, i risultati da me ottenuti forniscono la prima evidenza funzionale di una espressione differenziale di Kit nelle HSC rispetto ai progenitori ematopoietici, riproducendo quindi i pattern di espressione di altri importanti marcatori di cellule staminali. Questi risultati, in aggiunta ai dati precedentemente ottenuti riguardo alla espressione del transgene in altri tipi di cellule staminali e progenitori, dimostrano che il transgene contiene le regioni regolatorie necessarie per una corretta espressione che ricapitola l’espressione del gene Kit endogeno. Per queste ragioni, il nostro modello transgenico può essere considerato un prezioso sistema in vivo per “monitorare” cellule staminali e progenitori durante lo sviluppo e la rigenerazione tissutale. In quest’ottica, il modello Kit/GFP è stato da me impiegato per analizzare il trafficking fra midollo osseo e cuore in seguito ad infarto miocardico (MI). Infatti, il secondo obiettivo della mia tesi e’ stato determinare se cellule del BM possano contribuire a ripopolare il pool di cellule staminali cardiache Kit+ in seguito a MI. A tal fine abbiamo trapiantato midollo Kit/GFP in animali riceventi wild type che, a distanza di quattro mesi, sono stati sottoposti a infarto miocardico. Dopo 2-3 settimane gli espianti cardiaci sono stati cresciuti in vitro; nelle colture cellulari derivate dai cuori infartuati abbiamo evidenziato la presenza di cellule GFP+ capaci di proliferare estesamente e di generare "cardiosfere", ovvero strutture contenenti cellule staminali cardiache, progenitori e cellule differenziate. Tutte le cardiosfere derivate da cuori infartuati sono risultate fluorescenti, cioè derivate dal midollo osseo trapiantato. Le stesse cardiosfere si sono inoltre dimostrate capaci di differenziare in cellule cardiache in vitro e in vivo, se iniettate in topi riceventi secondari wild type sottoposti a MI. Questi risultati indicano che, almeno in seguito a un danno a livello cardiaco, cellule derivate dal midollo osseo possono migrare nel tessuto cardiaco danneggiato e generare cellule con proprietà analoghe a quelle delle cellule staminali cardiache "endogene". In conclusione, il nostro modello transgenico Kit/GFP costutuisce un potente strumento per lo studio delle dinamiche differenziative delle cellule staminali dei tessuti normali e patologici in cui il pathway Kit/SCF riveste una fondamentale funzione regolativa.