Biotecnologie Per La Medicina Molecolare - 41 Ciclo

La cardiomiopatia diabetica (DCM) rappresenta una delle principali complicanze del diabete       mellito, ed è caratterizzata da un progressivo deterioramento strutturale e funzionale del miocardio, in assenza di ipertensione o malattia coronarica. Nonostante la sua rilevanza clinica, la patogenesi della DCM resta in gran parte poco compresa, in particolare per quanto riguarda il contributo dell’infiammazione cronica, caratteristica distintiva della disregolazione metabolica tipica del diabete. I recenti progressi nella biologia delle cellule staminali hanno reso possibile la generazione di organoidi cardiaci umani (hCOs), strutture tridimensionali (3D) in grado di riprodurre, sia a livello cellulare che funzionale, le caratteristiche del cuore umano. Questo progetto di dottorato si propone pertanto di generare hCOs diabetici come modello sperimentale per studiare i meccanismi molecolari alla base della DCM. A tal fine, si genereranno e caratterizzeranno hCOs a partire da cellule staminali pluripotenti indotte umane (hiPSCs), differenziate in cardiomiociti, cellule endoteliali e fibroblasti. Gli organoidi cardiaci umani saranno sottoposti a un microambiente simile a quello diabetico tramite l’esposizione a elevati livelli di glucosio, per studiare come l’iperglicemia modifichi l’espressione genica e comprometta la funzione delle cellule cardiache. Mediante RNA-Sequencing si effettuerà il transcriptomic profiling al fine di identificare geni chiave correlati a infiammazione, fibrosi e stress ossidativo. I dati ottenuti saranno poi integrati e supportati sia dall’analisi immunoistochimica, che da test funzionali, inclusa la valutazione dell’attività contrattile e l’imaging del calcio intracellulare, per valutare appieno la performance elettrofisiologica e meccanica degli hCOs diabetici rispetto agli hCOs non diabetici di controllo. Inoltre, diverse evidenze suggeriscono il ruolo chiave dei macrofagi, in particolare i macrofagi con fenotipo pro-rigenerativo (M2), nella modulazione della risposta infiammatoria e della rigenerazione del tessuto cardiaco. Pertanto, sulla base dei dati di RNA-Seq, gli hCOs diabetici saranno coltivati con un cocktail di citochine pro-infiammatorie e/o antinfiammatorie, al fine di approfondire le interazioni immuno-metaboliche che contribuiscono alla DCM. Gli hCOs diabetici rappresenteranno così una piattaforma preclinica per testare eventuali trattamenti farmacologici, volti a invertire o ridurre le alterazioni patologiche indotte dal diabete. Nel complesso, questo progetto promuove il concetto del “Cardiac Disease-in-a-Dish”, attraverso la generazione di organoidi cardiaci diabetici, utilizzati come modelli umanizzati di disfunzione immuno-metabolica.