Malattie degenerative della retina: individuata fase critica nel percorso differenziativo dei fotorecettori

I fotorecettori della retina, le cellule dell’occhio che funzionano come sensori della luce, sviluppano le loro forme e funzioni specifiche sulla base di istruzioni ricevute al momento della loro generazione da cellule staminali multipotenti. Uno studio condotto dai ricercatori di Università di Pisa e Scuola Superiore Sant’Anna ha tuttavia mostrato che, se durante un limitato intervallo temporale successivo all’iniziale assegnazione del loro destino, non ricevono dall’ambiente segnali specifici di tipo sia fisico che chimico, allora svilupperanno caratteristiche ibride tra fotorecettori e cellule gliali. I risultati dello studio sono stati pubblicati sulla rivista internazionale Scientific Reports in un articolo intitolato “Increasing cell culture density during a developmental window prevents fated rod precursors derailment toward hybrid rod-glia cells”, con autori il professor Massimiliano Andreazzoli e il Dr. Giovanni Signore (Dipartimento di Biologia, UniPi), il professor Gian Carlo Demontis (Dipartimento di Farmacia, UniPi) e la professoressa Debora Angeloni (Scuola Sant’Anna).

Il gruppo di ricerca pisano: da sinistra, il professor Massimiliano Andreazzoli, il professor Gian Carlo Demontis, il dottor Giovanni Signore, la professoressa Debora Angeloni, la dottoressa Chiara De Cesari e il dottor Davide Martini. Del gruppo fa parte anche la dottoressa Ivana Barravecchia (foto in basso), prima autrice dell'articolo, attualmente negli Stati Uniti.

Lo studio era volto a comprendere le ragioni per cui, nei modelli preclinici di terapie sostitutive di malattie degenerative della retina, la maggior parte delle cellule trapiantate non riescono a integrarsi nella retina del ricevente per sostituire efficacemente le cellule degenerate:  “Conoscere i meccanismi di plasticità del destino cellulare dei fotorecettori è importante per sviluppare terapie sostitutive per le patologie degenerative della retina – commentano i ricercatori – Le tecnologie delle cellule staminali umane inducibili e dell’editing del DNA permettono di generare precursori dei bastoncelli umani per sostituire le cellule degenerate. Ecco dunque che l’individuazione di segnali necessari ai precursori immaturi dei fotorecettori per mantenere il loro destino dopo l’isolamento dalla retina rappresenta un passo rilevante per migliorare l’efficienza dei trapianti come terapia sostitutiva per le patologie degenerative retiniche”.

La dottoressa Ivana Barravecchia, prima autrice dell'articolo, attualmente negli Stati Uniti.

Lo studio si colloca nell’ambito di un progetto più ampio coordinato dal Dr. Vania Broccoli (Istituto Neurofisiologia del CNR e HSan Raffaele) e finanziato dalla Fondazione Roma. È partito nel 2016 ed è nato dall’interesse del professor Andreazzoli verso i meccanismi di genetica molecolare dello sviluppo della retina, del professor Demontis verso la funzionalità elettrofisiologica dei fotorecettori e della professoressa Angeloni verso i meccanismi di meccanotrasduzione cellulare. 

“Abbiamo confrontato il profilo trascrizionale dei precursori dei bastoncelli tra il momento in cui la genesi dei precursori è in larga parte completa e quello in cui avviene l’espressione delle caratteristiche funzionali specifiche di bastoncelli adulti – spiegano i ricercatori – Un aspetto del tutto inatteso di questo studio è stata l’osservazione che i precursori dei bastoncelli esprimono sia i geni pertinenti al loro programma di sviluppo che quelli rilevanti per lo sviluppo di un tipo cellulare gliale, ovvero non neuronale. L’approccio risolutivo è stato quello di misurare l’espressione mediante la tecnica della quantitative real time polymerase chain reaction (qRT-PCR) di geni specifici in singole cellule identificate sia dal punto di vista molecolare che funzionale, e confrontare l’effetto sull’espressione genica di fattori ambientali, quali la densità delle colture cellulari (numero di cellule per unità di superficie). Abbiamo osservato come l’aumento della densità cellulare sia estremamente efficace nel ridurre l’espressione dei geni importanti per lo sviluppo di caratteristiche gliali e prevenire lo sviluppo di caratteristiche funzionali ibride tra bastoncelli e glia. I segnali associati alla densità cellulare delle colture sono specifici, in quanto l’espressione di geni sensibili al livello di ossigeno nell’ambiente, non viene modificata dalla variazione della densità cellulare delle colture”.

Proiettando i risultati verso future applicazioni, i ricercatori suggeriscono che un interessante sviluppo sia la possibilità di utilizzare microimpalcature per fornire ai precursori trapiantati i segnali meccanici necessari a mantenerne l’identità prevenendo la sviluppo di caratteristiche ibride.

L’immagine mostra 2 precursori dei bastoncelli retinici, riconoscibili dalla espressione di una proteina fluorescente verde (GFP), coltivati a 2 diverse densità (cellule per unità di superficie - 1x e 4x). L’espressione di un gene di immaturità (Kit – indicato dal colore rosso), persiste nel precursore coltivato alla densità minore (1x), mentre scompare nel precursore coltivato alla densità maggiore (4x). Il nucleo delle cellule è colorato in blu.

Studentesse e studenti al servizio della comunità nell’ottica della sostenibilità

Venerdì 5 maggio si è tenuto il pitch day dell’iniziativa “Quanto ne sai di sostenibilità?”, giunta alla sua seconda edizione. L’evento, organizzato dal dipartimento di Scienze Agrarie, Alimentari ed Agro-Ambientali dell’Università di Pisa ha riunito studenti, docenti e rappresentanti di numerose organizzazioni no-profit per riflettere sulle possibili soluzioni alle sfide sociali, ambientali ed economiche del territorio. L’iniziativa si inserisce nel quadro delle attività del progetto NEMOS- A new educational approach for the acquisition of sustainability competences through service learning” co-finanziato dalla Commissione Europea e coordinato per l’Ateneo pisano dal professor Alessio Cavicchi.

Foto della platea durante il seminario del 21 aprile.

È intervenuta la professoressa Lucia Guidi che ha ribadito l’importanza dell’iniziativa in termini di formazione per gli studenti, incentivati a sfruttare le conoscenze acquisite durante i corsi universitari per apportare un servizio alla società in risposta ai suoi bisogni; a seguire il professor Daniele Antichi, membro della Commissione per lo Sviluppo Sostenibile di Ateneo (CoSA), ha sottolineato la complementarità dell’evento con le iniziative proposte dal gruppo di lavoro istituito nel 2019 con lo scopo di valorizzare il ruolo dell’Università per la transizione sostenibile.

A seguire, spazio ai protagonisti dell’iniziativa: 40 studentesse e studenti dei corsi di laurea triennale in Scienze Agrarie e Viticoltura ed Enologia e dei corsi magistrali di “Biotecnologie Vegetali e Microbiche”, “Biosicurezza e Qualità degli Alimenti”, “Progettazione e Gestione del Verde Urbano e del Paesaggio” e “Produzioni Agroalimentari e Gestione degli Agroecosistemi”. Divisi in gruppi, hanno presentato, a seguito di un periodo di approfondimento di tre settimane, costituito da seminari (14 e 21 aprile 2023), lavori di gruppo, interviste e ricerche tematiche, le proprie proposte di soluzione alle sfide lanciate. I referenti delle sfide sono stati Silvia Rolandi per Slow Food Toscana, Yuri Galletti per Legambiente Pisa e Semi di Scienza, Angela Spigai e Alessandra Luisi per la Fondazione Dopo di noi Pisa Onlus Centro “Le Vele”, Nicola Silvestri e Antonio Di Fonzo per il Consorzio di Bonifica “Toscana Nord”, Paolo Pacini e Riccardo Gragnani per l’associazione “11 del Vino”.

Seminario del 21 aprile. Di spalle, nel tavolo dei relatori: al centro, prof.ssa Lucia Guidi; a sinistra, Yuri Galletti (Legambiente Pisa e Semi di Scienza); a destra, Giampiero De Simone, moderatore del seminario. In prima fila da sinistra: Riccardo Gragnani e Paolo Pacini (Associazione 11 del Vino), professor Andrea Lucchi, Alessandra Luisi e Angela Spigai (Fondazione Dopo di noi Pisa Onlus, Centro Le Vele), professor Nicola Silvestri. In seconda fila da destra: professoressa Silvia Tavarini.

Tra i gruppi, c’è chi doveva progettare un orto sostenibile per gli spazi di un centro socio-assistenziale, chi si doveva occupare di sostenibilità alimentare ed energetica in ambito urbano, chi doveva trovare soluzioni colturali innovative per fronteggiare l’abbassamento dei terreni; chi doveva pensare ai modi più efficaci di coinvolgere in maniera attiva i giovani nelle attività associative e chi era chiamato a organizzare un evento europeo che coniuga calcio e cultura vitivinicola in modo sostenibile. Le soluzioni sono state proposte sottoforma di progetto finanziabile, sottolineando al meglio obiettivi, attività e risorse necessarie, dando evidenza del modo in cui essa contribuisca al raggiungimento degli Obiettivi di Sviluppo Sostenibile dell’Agenda 2030. Grande soddisfazione, consigli pratici per una adeguata applicazione delle soluzioni proposte e gratitudine sono emersi dai riscontri da parte delle organizzazioni.

Slow Team presenta la soluzione per la sfida Slow Food Toscana durante l’evento finale del 5 maggio. Le componenti del gruppo: Anna Dascanio, Alessandra Baldassarri, Benedetta Anfossi, Gaia Giusti, Micol Nocchi, Xinyu Zhang.

Dal punto di vista di tutor e docenti, l’iniziativa ha funzionato. Tra i tutor, c’è chi ha affermato che questo tipo di iniziative sono utili anche ai fini dell’acquisizione di sicurezza nel presentare in pubblico, lavorare in gruppo e con una scansione temporale ben definita che porti a dei risultati in tempi brevi. E questo approccio consente di stare al passo coi tempi, in linea con modalità di formazione basate sull’esperienza diretta. Ciò fa ben sperare che l’iniziativa possa promuovere una maggior collaborazione tra università e organizzazioni a livello territoriale, lavorando contemporaneamente a prospettive di internazionalizzazione delle attività, già incluse nelle giornate dedicate al Festival dello Sviluppo Sostenibile 2023 promosso dall’ASVIS.

Un momento del lancio della sfida da parte di Silvia Rolandi (Slow Food Toscana) durante il seminario del 14 aprile.

Quel che è certo al momento è che “Quanto ne sai di sostenibilità?” ha contribuito a creare una comunità sempre più strutturata dedicata al service learning, che vede in prima linea il lavoro dei professori Alessio Cavicchi, Lucia Guidi, Silvia Tavarini e Andrea Lucchi, delle assegniste di ricerca Sabrina Tomasi e Annapia Ferrara, nonché l’impegno di una vivace comunità studentesca, coordinata e supportata dagli studenti tutor Sofia Fiorentino, Marzia Bianco, Eugenia Ronga, Tiziano Greco, Bruno Bighignoli, Alfonso Boccia, Valentina Gallo e Giampiero De Simone.