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Genetica e Genomica

Un approccio globale per catturare la complessità dell’angiogenesi

L’angiogenesi, il processo che genera nuovi vasi sanguigni, viene spesso alterata dai tumori per garantirsi i nutrimenti per la loro crescita senza controllo. Noi abbiamo cercato di capire la complessità dell’angiogenesi con un approccio di biologia dei sistemi alla ricerca di terapie efficaci

I vasi sanguigni (capillari), consentendo la circolazione del sangue in tutti i distretti dell’organismo, svolgono un ruolo fondamentale per il mantenimento delle funzioni fisiologiche dei tessuti. La formazione di una corretta architettura vascolare è garantita, durante lo sviluppo, da una complessa regolazione di tipo “go and stop”, in cui l’equilibrio tra stimoli attrattivi e repulsivi consente alle cellule endoteliali, che costituiscono la parte più interna dei capillari, la crescita e la navigazione attraverso i tessuti verso le aree che necessitano l’irrorazione sanguigna. Una volta raggiunta la corretta destinazione, il capillare si stabilizza e le cellule endoteliali entrano in uno stato di quiescenza.

Sin dagli anni ’70 del ‘900 è noto che le cellule tumorali possono alterare tale equilibrio e indurre la crescita di vasi sanguigni, detta angiogenesi, per reperire maggiori quantità di nutrienti e incrementare così la massa del tumore. Una delle strade intraprese per inibire la crescita tumorale è la ricerca di farmaci anti-angiogenici, che bloccano la crescita delle cellule endoteliali e quindi deprivare il tumore dei nutrienti. L’esperienza clinica ha dimostrato, purtroppo, che l’uso di farmaci anti-angiogenici porta ai pazienti benefici piuttosto limitati e transitori a causa dell’insorgere di fenomeni di resistenza. Pur restando valido nei suoi principi, l’approccio anti-angiogenico richiede, per identificare nuove ed efficaci strategie di intervento, una comprensione globale della complessità molecolare su cui si basa l’angiogenesi e l’integrazione, tramite approcci computazionali, della grande quantità di informazioni che siamo in grado di generare con le moderne tecnologie di sequenziamento genico.

A questo fine, abbiamo caratterizzato un modello tridimensionale di angiogenesi mettendo in pratica le più recenti teorie per l’analisi di reti complesse, che permettono di descrivere il comportamento di un sistema su scala globale e di studiare simultaneamente le interazioni fra migliaia di molecole sulla base dei dati di espressione genica e non necessariamente sulle conoscenze pregresse. Solo di recente, infatti, la teoria delle reti complesse sta trovando larga applicazione in aree di ricerca come l’economia, le scienze sociali, i trasporti, la biologia. Il nostro studio ha permesso la creazione di una mappa dei geni coinvolti nel processo angiogenetico, delle connessioni molecolari che si attivano tra queste molecole quando il processo ha inizio, e di identificare gli elementi chiave che sostengono il sistema, compresi gli elementi regolatori presenti nel genoma. Questo approccio ha consentito la selezione di nuovi marcatori che possono essere usati come bersagli per nuove terapie farmacologiche mirate o per predire, in pazienti tumorali, la risposta ai farmaci anti-angiogenici attualmente in uso, nonché la possibilità di applicare queste conoscenze anche allo studio di altre patologie come il diabete e la degenerazione maculare.


autore

Federico Bussolino
Dipartimento

Pubblicato il

02 gennaio 2017

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