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ISS 16 Gennaio 2014

Una ricercatrice dell’Istituto Superiore di Sanità è nello Special Focus dedicato alle donne nella scienza da International Innovation - Disseminating science, research and technology. Il numero 119 della rivista, leader nel settore della divulgazione scientifica disponibile open access, ha infatti selezionato 28 progetti all’avanguardia condotti in tutto il mondo, coordinati da donne.
Tra questi vi è quello portato avanti dalla dottoressa Carla Fiorentini del Dipartimento del Farmaco dell’ISS, dove dirige il Reparto Sostanze naturali, medicine tradizionali.

La descrizione del lavoro del team guidato dalla dottoressa Fiorentini è introdotta da un’intervista con la ricercatrice stessa (Treating with toxins) e seguita da un approfondimento dei risultati degli studi fino ad ora condotti e delle prospettive da essi aperte.

Dagli anni Novanta il gruppo di lavoro di Carla Fiorentini studia una particolare proteina prodotta da ceppi di Escherichia coli chiamata CNF1 (cytotoxic nectrotising factor 1). Tale tossina è in grado di attivare una famiglia di proteine regolatorie note come Rho GTPasi, che giocano un ruolo primario a livello molecolare nell’ambito di numerosi processi nelle cellule eucariote, a loro volta coinvolti nella patogenesi di disturbi del sistema nervoso centrale.

La tossina CNF1 agisce su proteine che sono come interruttori molecolari - spiega la dottoressa Fiorentini - e la modulazione di tali interruttori favorisce la sopravvivenza cellulare e la riorganizzazione del citoscheletro attraverso pathways, vie di comunicazione e segnali a cascata che controllano numerose attività delle cellule cerebrali, inclusa la plasticità delle sinapsi, che risulta compromessa nei disturbi cognitivi. Ecco perché abbiamo deciso di testare la tossina come strumento terapeutico per patologie del sistema nervoso centrale, e i sorprendenti risultati ottenuti fino ad oggi hanno confermato le nostre ipotesi.

I ricercatori dell’ISS, in collaborazione con ricercatori afferenti ad altri centri di ricerca italiani, hanno evidenziato in vitro gli effetti del CNF1 su cellule chiamate astrociti, coinvolte nella risposta neuroinfiammatoria tipica di disturbi del sistema nervoso centrale. Attraverso gli astrociti, rinforzando la loro attività di sostegno alla crescita e differenziazione neuronale, il CNF1 agisce sui neuroni.

Una singola inoculazione del CNF1 in modelli animali di patologie quali la sindrome di Rett (malattia rara del neurosviluppo) e la malattia di Alzheimer (patologia neurodegenerativa), è in grado di indurre un significativo recupero delle capacità cognitive e di quelle motorie, della omeostasi energetica cellulare, una riduzione del rilascio di sostanze infiammatorie e un aumentato livello di plasticità sinaptica. In sintesi, la tossina si dimostra in grado di innescare il rimodellamento strutturale e la plasticità funzionale, che potrebbero favorire la riparazione cerebrale.

In un momento in cui il progresso nella cura di molte malattie del sistema nervoso centrale segna il passo e si richiede un maggiore impegno per la scoperta di nuove soluzioni terapeutiche, l’ambiente può rappresentare un serbatoio per future sostanze farmaceutiche, in particolare il mondo dei microbi e dei batteri - prosegue Fiorentini -. Si pensi ad esempio alla rapamicina, molecola isolata da batteri presenti nel suolo, che si sta studiando come possibile agente neuroprotettivo nell’Alzheimer, oppure al botulino, tossina rivelatasi utile per contrastare una varietà di disturbi muscolari.

L’idea di utilizzare il CNF1 come potenziale farmaco innovativo per il sistema nervoso centrale è oggetto di diverse pubblicazioni su prestigiose riviste peer-reviewed, di quattro brevetti internazionali ed è al centro di diversi progetti nazionali e internazionali.

Gli studi sul CNF1, coordinati da Carla Fiorentini, sono stati svolti grazie alla collaborazione tra ricercatori afferenti a diversi Dipartimenti in ISS (Gianni Laviola, Fiorella Malchiodi-Albedi e Laura Ricceri, Alessia Fabbri, Bianca De Filippis, Sara Travaglione, Stefano Loizzo, Marco Guidotti) e ricercatori dell’Università di Bologna e del CNR di Pisa.
Gli obiettivi futuri, la sperimentazione sull’uomo della tossina CNF1 in casi di Sindrome di Rett e Alzheimer - sostiene la dottoressa Fiorentini - saranno infatti raggiungibili solo attraverso un approccio multidisciplinare e l’unione di competenze e professionalità diverse.