La terapia cellulare rappresenta la nuova frontiera della medicina rigenerativa. Il nostro Laboratorio, che da tempo studia cellule staminali/precursori di diversa origine come terapia per le malattie renali acute e croniche, ha recentemente attribuito particolare efficacia alle cellule mesenchimali stromali isolate dal sangue del cordone ombelicale nella protezione dal danno renale acuto. In particolare, la secrezione di sostanze biologicamente attive e di vescicole extracellulari promuove il riparo dei tessuti anche attraverso la protezione dei mitocondri, organelli fondamentali per il metabolismo energetico e antiossidante delle cellule. Questi risultati danno impulso all’impiego delle cellule come veicolo di sostanze pro-rigenerative al sito di danno. In quest’ambito, abbiamo messo a punto strategie che includono approcci di ingegneria cellulare per potenziare il rilascio di fattori e vescicole dalle cellule mesenchimali stromali per promuovere la rigenerazione e l’efficacia terapeutica delle cellule in un modello di insufficienza renale acuta. Stiamo inoltre valutando l’impiego di nanovescicole, derivate in laboratorio dalla membrana delle cellule mesenchimali, come veicolo di sostanze rigenerative al rene danneggiato.

Il nostro Laboratorio ha contribuito alla comprensione dei meccanismi alla base dello sviluppo della ND. Per la prima volta abbiamo dimostrato che durante l’attivazione del sistema del complemento - elemento fondamentale del sistema immunitario - si genera la proteina attiva C3a, un importante mediatore di danno renale che causa disfunzione e perdita dei podociti a livello glomerulare. In modelli sperimentali di ND abbiamo dimostrato che il trattamento con un antagonista recettoriale di C3a migliora la funzione renale e preserva la struttura del glomerulo proteggendo l’integrità dei mitocondri nei podociti. Questi dati sono un importante punto di partenza per lo sviluppo di terapie innovative per la cura della ND. Abbiamo anche dimostrato che il legame di C5a, uno dei prodotti terminali dell’attivazione del complemento, con il proprio recettore sulle cellule endoteliali è responsabile della perdita delle proprietà anti-trombotiche dell’endotelio nei pazienti con SEU.

Obiettivo di questa linea di ricerca è capire come le proteine del complemento possano rappresentare mediatori di danno e possibili bersagli terapeutici nelle microangiopatie trombotiche, come la SEU e la PTT. Tramite la messa a punto di un test ex vivo abbiamo scoperto che nella SEU e PTT è presente una attivazione incontrollata del complemento a livello endoteliale che porta alla formazione di trombi nella microcircolazione. Questo saggio ci permette di monitorare sia l’attività della malattia (discriminando la fase acuta dalla remissione), sia di testare l’efficacia del trattamento farmacologico ricevuto dai pazienti. Inoltre, con questo test stiamo valutando l’attività a livello endoteliale di nuovi potenziali farmaci inibitori del complemento.

Nell'ambito della pandemia di COVID-19, il Laboratorio si è occupato di identificare i meccanismi cellulari in vitro attivati da SARS-CoV-2 che portano a danno endoteliale, alla base dei fenomeni trombotici che si verificano frequentemente nei pazienti con forme severe. I nostri studi hanno dimostrato che la proteina spike 1 (S1) di SARS-CoV-2 è in grado di indurre nelle cellule endoteliali del microcircolo l’espressione di molecole adesive che facilitano il reclutamento di cellule infiammatorie e riduce l’espressione di trombomodulina che porta alla formazione di aggregati piastrinici. In questo contesto, l’attivazione del complemento gioca un ruolo chiave nell’esacerbare il danno endoteliale indotto da S1 e inibitori delle diverse vie di attivazione del complemento si sono dimostrati efficaci nel prevenire tale danno. Il Laboratorio ha inoltre sviluppato un modello in vivo con topi transgenici che esprimono ACE2 umano per valutare come la proteina S1 sia in grado di indurre un danno polmonare acuto caratterizzato da danno endoteliale ed attivazione del complemento. In questo modello stiamo valutando l’efficacia di diversi trattamenti volti a prevenire le alterazioni patologiche indotte dalla proteina S1 di SARS-CoV-2 tra cui un antagonista del recettore C3a (C3aR). Abbiamo inoltre valutato il potenziale terapeutico del medium condizionato, derivato da cellule stromali mesenchimali del cordone ombelicale umano, che grazie alle proprietà anti-infiammatorie, immunomodulatorie e rigenerative ha attenuato il danno polmonare, riducendo edema e fibrosi.

Nell’ambito di COVID-19, il laboratorio si è occupato di valutare la diffusione del virus immediatamente dopo la prima ondata pandemica di marzo 2020 mediante l’utilizzo di test sierologici e tamponi antigenici per identificare la presenza di anticorpi specifici per diverse proteine di SARS-CoV-2 o il materiale genetico del virus nella popolazione della provincia di Bergamo (una delle più colpite ad inizio pandemia). Inoltre, il laboratorio si sta occupando di monitorare come evolve nel tempo la protezione immunitaria garantita dalla vaccinazione sia in termini di immunità umorale, intesa come anticorpi neutralizzanti con capacità di bloccare l’infezione virale in cellule in coltura, sia cellulare, ovvero la risposta guidata da cellule T e B della memoria.