M. Santoro


MODELLI DI SVILUPPO CARDIOVASCOLARE NELLO ZEBRAFISH


Le patologie cardiovascolari sono tuttora la prima causa di morte nel mondo occidentale. Indagare quali sono i meccanismi molecolari coinvolti nello sviluppo e differenziamento del sistema cardiovascolare è di primaria importanza per identificare nuove patologie e curare quelle già esistenti.
Nel nostro laboratorio identifichiamo e studiamo nuovi meccanismi molecolari e genetici coinvolti nell'origine, sviluppo e differenziamento del sistema cardiovascolare durante lo sviluppo normale e patologico. Utilizziamo come modello sperimentale quello del pesce Danio Rerio, chiamato comunemente "zebrafish". Lo zebrafish possiede un sistema cardiovascolare che è funzionalmente ed anatomicamente molto simile a quello dei mammiferi. I noltre esso presenta alcuni vantaggi sperimentali nei confronti di altri modelli sperimentali quali topo e pollo, come la fertilizzazione esterna, una trasparenza ottica e la sopravvivenza dell'embrione anche in assenza di un sistema cardiovascolare grazie all'assorbimento di ossigeno necessario al metabolismo dalla semplice diffusione dall'acqua in cui si sviluppa.
Grazie alla facilità con cui il sistema dello zebrafish si presta ad effettuare studi genetici in particolare di forward genetics, in passato abbiamo identificato nuovi geni coinvolti nello sviluppo e differenziamento cardiovascolare (Jin et al., 2007). I risultati principali sono:
1. Abbiamo identificato il gene Birc2/cIAP come un componente essenziale per la sopravvivenza delle cellule endoteliali (Santoro et al., 2007). Attualmente stiamo identificando il cross-talk tra cIAP1/2 e il pathway della ubiquitinazione nella angiogenesi normale e tumorale (Gyrd-Hansen et al., 2008). Una attiva collaborazione con Genetech è attualmente in atto per identificare molecole in grado di bloccare/inattivare cIAP in vivo.
2. Abbiamo in via di studio la caratterizzazione del gene Ubiad1 nello sviluppo del sistema cardiovascolare e nel metabolismo lipidico. Ubiad1 è un prodotto genico completamente sconosciuto che è associato alla SCCD, una malattia genetica umana, caratterizzata da ipercolesterolemia e dislipidemia nel sangue e gravi problemi cardiovascolari.
3. Infine stiamo studiando il ruolo dei microRNA nello sviluppo del sistema cardiovascolare. In particolare abbiamo focalizzato la nostra attenzione su alcuni di questi particolarmente espressi nel sistema cardiovascolare, come ad esempio miRNA-126 (Fish et al., 2008) e -146 nelle cellule endoteliali e miRNA-145 nelle cellulari muscolari lisce vascolari.
In laboratorio utilizziamo anche linee mutanti di zebrafish che presentano difetti a livello del sistema cardiovascolare e che derivano da uno screening per mutagenesi genomica casuale (Jin et al., 2007). L'approccio sperimentale è quello di caratterizzare queste linee mutanti a livello molecolare (identificando il gene responsabile del fenotipo) ed istologico (identificando il tessuto compromesso, endotelio, cuore e muscolatura liscia vascolare). Utilizzando le caratteristiche uniche dello zebrafish (trasparenza, facile manipolazione genetica, fertilizzazione sterna) stiamo producendo nuove linee transgeniche fluorescenti che permettono di visualizzare in vivo senza compromettere la vitalità di embrioni e animali adulti i diversi organi e tessuti che compongono il sistema cardiovascolare (endotelio, endocardio, miocardio, muscolatura liscia vascolare). In questo modo e in tempi rapidi questo sistema offre l'opportunità di identificare nuovi geni/molecole coinvolte nel funzionamento del sistema cardiovascolare e di definirne la loro funzione in vivo. Il modello dello zebrafish fornirà quindi nuove conoscenze sui meccanismi molecolari che regolano lo sviluppo del sistema cardiovascolare nei vertebrati. Infine tramite diversi tipi di manipolazioni genetiche (knock-out genetici e morfanti) possiamo indurre nel modello zebrafish specifiche malattie cardiovascolari. Possiamo quindi utilizzare questi modelli di zebrafish per fare screening farmacologici testando nuove molecole e farmaci nella cura di malattie cardiovascolari esistenti.
Applicazioni pratiche immediate.
Test rapidi per saggiare l'efficacia/tossicita' di molecole sul sistema vascolare.

Il gruppo di ricerca è composto da:

Sede dei Laboratori: Centro di Biotecnologie Molecolari, Università degli Studi di Torino, via Nizza 52, 10126, Torino

Email: massimo.santoro@unito.it

Pubblicazioni principali.

Jason E. Fish, Massimo M. Santoro, Sangho Yu, Didier Stainier, Deepak Srivastava. "MIR-126, AN ENDOTHELIAL-SPECIFIC MICRORNA, REGULATES ANGIOGENESIS AND VASCULAR INTEGRITY BY TARGETING SPRED-1."
Developmental Cell, 15: 272-284, 2008

Gyrd-Hansen Mads, Maurice Darding, Maria Miasari, Massimo M. Santoro, Tencho Tenev, Paula da Fonseca, Marketa Zvelebil, Janusz M. Bujnicki, John Silke and Pascal Meier. "IAPs CONTAIN AN EVOLUTIONARILY CONSERVED UBIQUITIN-BINDING DOMAIN THAT REGULATES NF-KB AS WELL AS CELL SURVIVAL AND ONCOGENESIS."
Nature Cell Biology 10, 1309-1317, 2008

Massimo M. Santoro, Temesgen Samuel, Tracy Mitchel, John C. Reed and Didier Y. Stainier. "BIRC2/IAP1 REGULATES ENDOTHELIAL CELL INTEGRITY AND BLOOD VESSEL HOMEOSTASIS."
Nature Genetics 39, 1397 - 1402, 2007

Jin SW, Herzog W, Santoro MM, Mitchell TS, Frantsve J, Jungblut B, Beis D, Scott IC, D'Amico LA, Ober EA, Verkade H, Field HA, Chi NC, Wehman AM, Baier H, Stainier DY. "A TRANSGENE-ASSISTED GENETIC SCREEN IDENTIFIES ESSENTIAL REGULATORS OF VASCULAR DEVELOPMENT IN VERTEBRATE EMBRYOS."
Developmental Biology, 307:29 - 42, 2007

Massimo M. Santoro and Giovanni Gaudino. "CELLULAR AND MOLECULAR FACETS OF KERATINOCYTE REEPITHELIZATION DURING WOUND HEALING."
Experimental Cell Research 304: 274-86, 2005.