Il programma di ricerca coordinato da Roberta Bulla è volto a definire il contributo dell'immunità innata, con particolare attenzione al sistema di complemento e dei macrofagi, nella fase di impianto degli embrioni nel corso di gravidanze fisiologiche e patologiche. Il gruppo di ricerca da diversi anni si occupa di immunologia riproduttiva ed ha messo a punto diverse tecniche sperimentali per mantenere in coltura cellule isolate da tessuti umani, con particolare riguardo alle cellule endoteliali (da decidua normale e patologica, utero e pelle), alle cellule del trofoblasto villoso ed extravilloso e altre cellule deciduali, che ora vengono abitualmente impiegate nei diversi progetti di ricerca. Poiché le donne affette da endometriosi presentano un tasso di impianto inferiore alla norma e, alla prima gravidanza, hanno un aumentato rischio di non riuscire a portare a termine la gravidanza stessa, abbiamo esteso il nostro interesse anche allo studio dei meccanismi immunologici possibilmente coinvolti in questo disturbo cronico.

Recentemente il gruppo di ricerca della Prof.ssa Bulla ha esteso lo studio alla comprensione del ruolo svolto dal sistema del complemento nella crescita e nell'invasione tumorale, il cosiddetto ruolo alternativo del complemento. Si è scoperto infatti che le cellule tumorali, nel corso dell’invasione di altri siti secondari, utilizzano molti dei meccanismi impiegati dal trofoblasto per farsi strada nel tessuto ospite e per stabilire il corretto apporto di sangue.

1) Ruolo del sistema di complemento nel rimodellamento vascolare e vascolare in gravidanze normali e patologiche

Il successo dell'impianto del feto nella parete uterina della madre dipende dalle interazioni che il feto instaura con la madre. Entrambi contribuiscono all'organizzazione strutturale della placenta, un organo appena formato che svolge un ruolo chiave nella progressione regolare della gravidanza fino al suo termine. Disfunzioni nel meccanismo molecolare dell’impianto o delle fasi precoci della placentazione rappresentano molto probabilmente la "lesione primaria" di diversi disturbi della gravidanza, pertanto lo studio dell'impianto e delle prime fasi dello sviluppo umano sono fondamentali per la comprensione dei meccanismi coinvolti nella patogenesi delle gravidanze patologiche.

In questo contesto, uno degli obiettivi del nostro gruppo è quello di studiare il contributo del sistema di complemento nella patogenesi della pre-eclampsia. Lo studio è finalizzato all’identificazione di marcatori molecolari per l'indagine e la diagnosi precoce. I percorsi molecolari da cui originano tali marcatori sono di fondamentale importanza per la definizione di terapie efficaci per la cura di questa patologia gravidica.

Recentemente abbiamo dimostrato che la macromolecola C1q, essenziale per l’attivazione dalla via classica del complemento, è presente nella placenta dove viene prodotta localmente oltre ad essere coinvolta nell'invasione endovascolare (Bulla, Agostinis et al., 2008) e interstiziale (Agostinis, Bulla et al., 2012) delle cellule di trofoblasto. I dati ottenuti suggeriscono che il C1q svolge un ruolo importante nel promuovere l'invasione del trofoblasto nella decidua e che la produzione locale difettosa di C1q potrebbe essere coinvolta in alcuni disturbi della gravidanza, come la pre-eclampsia, condizione caratterizzata da una scarsa invasione del trofoblasto e del rimodellamento vascolare.

2) Ruolo del sistema del complemento nel mesotelioma pleurico maligno

Questo progetto mira a studiare il contributo del sistema del complemento, con particolare riguardo alla molecola del C1q, nello sviluppo e nella progressione del mesotelioma pleurico maligno (MPM).

Il mesotelioma pleurico maligno è una forma rara e particolarmente aggressiva di cancro che si sviluppa dalle cellule del mesotelio pleurico ed è più comunemente associato all'esposizione del paziente all'amianto. La resistenza del mesotelioma pleurico maligno al trattamento chemioterapico convenzionale con conseguente scarso esito clinico hanno spinto la ricerca di base verso la comprensione approfondita della biologia di questo tumore, con l'obiettivo di identificare nuovi possibili bersagli terapeutici. Lo scopo della nostra ricerca è quello di valutare il contributo del sistema del complemento all'interazione delle cellule cancerose con il microambiente tumorale ed alla comprensione del ruolo che il complemento può svolgere nella progressione del tumore stesso. Il sistema del complemento è infatti presente nel microambiente in quanto fa parte del processo infiammatorio in atto e ci sono prove sperimentali a sostegno dell’ipotesi che esso stesso possa contribuire all'invasione tumorale. Infatti, è diventato sempre più evidente che lo sviluppo del processo infiammatorio crea un microambiente favorente la crescita tumorale, l'angiogenesi e la soppressione della risposta immunitaria.

Abbiamo recentemente dimostrato che il C1q contribuisce all'interazione delle cellule tumorali con il microambiente tumorale e svolge un ruolo essenziale nello sviluppo del tumore (Bulla, Nature Communication 2016). La comprensione di come la molecola di C1q sia implicata nella progressione del mesotelioma maligno pleurico potrà sicuramente portare all’identificazione di nuovi marcatori da utilizzare sia per la stadiazione e per la diagnostica, nonché nuovi bersagli molecolari da utilizzare per bloccare lo sviluppo del tumore.

3) Studio della patogenesi dell'endometriosi

L'endometriosi è un disturbo cronico estrogeno-dipendente caratterizzato dalla presenza di un tessuto simile all'endometrio al di fuori della cavità uterina. L’endometriosi è generalmente associata a dismenorrea, dispareunia, dolore pelvico non ciclico, sub-fertilità e infertilità. Questa malattia ginecologica colpisce circa il 10-15% delle donne in età riproduttiva. È ampiamente accettato che l’apporto di sangue sia essenziale per la sopravvivenza degli impianti endometriotici, ed è interessante notare che l'endotelio vascolare svolge un ruolo fondamentale nella regolazione dei processi infiammatori. L'endometriosi può essere trattata asportando gli impianti peritoneali, i noduli profondi e le cisti ovariche. Questo trattamento è caratterizzato da una percentuale rilevante di recidive. Inoltre, sono attualmente disponibili una varietà di terapie ormonali, tutte volte a ridurre i livelli di estrogeni circolanti. Tuttavia, questi trattamenti sono spesso insoddisfacenti e non possono essere utilizzati per lunghi periodi di tempo, a causa del possibile verificarsi di gravi effetti avversi.

Il nostro gruppo di ricerca, in collaborazione con l'Istituto per la salute materna e infantile, IRCCS Burlo Garofolo, ha recentemente dimostrato l'efficacia di una nuova combinazione di farmaci nel trattamento dell'endometriosi che può avere potenziali usi terapeutici nella prevenzione e nel trattamento dei pazienti (Agostinis et al, Mediators of Inflammation 2015).

4) Studio di patologie endotelio-mediate e coinvolgimento di componenti complementari

L’endotelio rappresenta una barriera fisica tra sangue e tessuti, e deve garantire il passaggio selettivo e controllato di cellule e liquidi tra un compartimento e l’altro in modo da garantire il perfetto equilibrio omeostatico dell’organismo, qualsiasi condizione che vada a perturbare questo equilibrio porta all’insorgere di condizioni patologiche anche gravi.

Una delle patologie che coinvolge sia l’endotelio che il sistema del complemento è l’angioedema ereditario. I sintomi clinici sono dovuti ad un aumento della permeabilità endoteliale, mediata principalmente da bradichinina, e si manifestano in pazienti con deficit di C1-inibitore. Dati precedentemente raccolti nel nostro laboratorio (Bossi el al, 2009) hanno dimostrato come in tale patologia siano coinvolti più tipi recettori presenti sulle cellule endoteliali e come l’analisi di nuove molecole che interagiscono con tali recettori, inibendone il loro effetto, possa essere fondamentale per trovare nuovi target terapeutici.

Un’altra patologia in cui l’endotelio gioca un ruolo fondamentale è quella riguardante le ferite difficili. In tali situazioni, che siano esse conseguenti a traumi, ustioni o a diabete, l’endotelio non è in grado di svolgere le normali funzioni angiogeniche, portando ad un deficit di vascolarizzazione che causa il danneggiamento del tessuto. In questo caso lo studio del sistema del complemento ha permesso di identificare nel C1q un nuovo stimolo angiogenico che potrebbe essere in futuro utilizzato come metodo terapeutico (Bossi et al, 2014) . Per una miglior terapia di questo tipo di patologia si stanno anche mettendo in atto studi di ricerca e preclinici per l’utilizzo delle cellule endoteliali autologhe.