Obiettivi della ricerca

Le ricerche si collocano nell’ambito della fisiopatologia di cellule nervose ed endocrine del pancreas. Il laboratorio è interessato a caratterizzare i meccanismi molecolari delle interazioni paracrine tra neuroni e cellule gliali nel sistema nervoso e tra cellule endocrine nel pancreas. L’obiettivo è quello di applicare le informazioni ricavate da questi studi per lo sviluppo di approcci terapeutici per il trattamento di patologie metaboliche e del sistema nervoso centrale.

Linee di ricerca:
1) Meccanismi molecolari di trasmissione sinaptica. Siamo interessati a caratterizzare il ruolo della proteina LRRK2/parkin 8 nel traffico di vescicole sinaptiche e valutare come alterazioni della sua regolazione/attività possano modificare l’attività sinaptica e contribuire allo sviluppo del Parkinson.
2) Isole del Langerhans. Siamo interessati ad identificare i segnali ed i meccanismi molecolari che controllano il differenziamento e l’attività delle cellule β-pancreatiche in condizioni fisiologiche e a capire come queste vie di segnale possano essere modificate in stati patologici (diabete mellito e iperinsulinismo).
3) Caratterizzazione e regolazione di trasportatori di aminoacidi/neurotrasmettitori e del ferro nel sistema nervoso e in tessuti periferici. Siamo interessati a capire come questi trasportatori funzionano, quale ruolo hanno nei processi fisiologici, e come la loro espressione/attività possa essere dinamicamente modificata in situazioni fisiologiche e in stati patologici. 

Metodologie utilizzate

• Modelli sperimentali: Linee cellulari neuronali, endocrine ed epiteliali, isole del Langerhans, topi e zebrafish
• Microscopia confocale e a super-risoluzione (Total Internal Reflection Fluorescence Microscopy) per seguire processi di eso-endocitosi di proteine e vescicole, clustering di recettori, interazioni con la matrice extracellulare 
• Ion imaging e Tecniche di elettrofisiologia e elettrochimica per valutare l’attività elettrica delle cellule e il rilascio di neurotrasmettitori e ormoni
• Sviluppo di sensori codificati geneticamente per l’imaging in vivo di fenomeni dinamici di membrana (eso/endocitosi di vescicole sinaptiche e granuli) e per la visualizzazione in situ di flussi di ioni e metaboliti
• Costruzione di Sistemi di coltura 3D e microfluidica per il controllo dei processi di differenziamento e maturazione di cellule endocrine del pancreas e neuroni in vitro
• Tecniche di Biologia molecolare: RT-PCR, mutagenesi sito-specifica, clonaggio per espressione funzionale
• Tecniche biochimiche: western blot, immunoprecipitazione, generazione, espressione e purificazione di proteine ricombinanti, esperimenti di cromatografia di affinità saggi di ELISA. 

Collaborazioni

Prof. Folli Franco, Dip di Scienze della Salute, UNIMI
Prof. Fiorina Paolo, Dip Sc Biomediche e Cliniche Sacco UNIMI e Boston Children’s Hospital, Harvard Medical Schoole
Prof.ssa Lenardi Cristina, Dip Fisica, UNIMI
Prof.ssa Tedeschi Gabriella, Dip Di Medicina Veterinaria, UNIMI
Dr. Miguzzi Alessandro, Dip di Chimica, UNIMI
Dr. Bertuzzi Federico, Ospedale Niguarda, Milano
Dr. Piccoli Giovanni, Università di Trento
Prof. La Rosa Stefano, Institut Universitaire de Pathologie, Lausanne
Prof. Florian Lang, Department of Physiology, University of Tübingen, Germany 

Selezione pubblicazioni

1. Galli A, Maffioli E, Sogne E, Moretti S, Di Cairano ES, Negri A, Nonnis S, Borghi F, Podestà A, Bertuzzi F, Milan P, Lenardi C, Tedeschi G, Perego C. (2018) Cluster-assembled zirconia substrates preserves long term human islet of Langerhans survival and differentiation. Nature Sci. Rep. Jul 2;8(1):9979. doi: 10.1038/s41598-018-28019-3
2. Perez Carrion MD, Marsicano S, Daniele F, Di Cairano ES, Marte A, Piovesan E, Von Zwiedorf F, Johannes X, Gloeckner C, Onofri F, Perego C, Piccoli G. (2017) The LRRK2 G2385R variant is a partial loss-of-function mutation and affects synaptic vesicles trafficking through altered protein interactions. Nature Sci. Rep. 7(1):5377. doi: 10.1038/s41598-017-05760-9
3. Di Cairano ES, Moretti S, Marciani P, Sacchi VF, Castagna M, Davalli A, Folli F, Perego C. (2016) Neurotransmitters and Neuropeptides: New Players in the Control of Islet of Langerhans' Cell Mass and Function. J Cell Physiol. 231(4):756-67. doi: 10.1002/jcp.25176.
4. Buracco S, Peracino B, Cinquetti R, Signoretto E, Vollero A, Imperiali F, Castagna M, Bossi E, Bozzaro S. Dictyostelium Nramp1, which is structurally and functionally similar to mammalian DMT1 transporter, mediates phagosomal iron efflux. J Cell Sci. 2015;128(17):3304-16. doi: 10.1242/jcs.173153
5. Di Cairano ES, Davalli AM, Perego L, Sala S, Sacchi VF, La Rosa S, Placidi C, Cappella C, Conti P, Centonze VE, Casiraghi F, Bertuzzi F, Folli F, and Perego C. (2011) The glial glutamate transporter 1 (GLT1) is expressed by pancreatic beta-cells and prevents glutamate-induced beta-cell death. J Biol Chem. 286 (16):14007-18.