Fisiologia Cellulare e Molecolare. Coordinatore: Caprini

Studio e caratterizzazione dei meccanismi di interazione funzionale e molecolare di proteine canale nei processi fisiologici e patofisiologici dei mammiferi utili all'identificazione di nuovi target terapeutici per patologie neurologiche.

Temi di ricerca del gruppo 

In questa unita' vi sono 4 linee di ricerca principali: 

1) Espressione e funzione di canali ionici coinvolti nel dolore neuropatico e gastrointestinale nella malattia di Anderson-Fabry

Questa linea di ricerca ha come obiettivo principale quello di studiare il ruolo di diversi recettori/canali ionici coinvolti nei processi nocicettivi che partecipano al dolore neuropatico nella malattia ad accumulo lisosomiale definita come malattia di Fabry. In queste ricerche vengono utilizzate tecniche di biologia cellulare, di elettrofisiologia cellulare e di microfluorimetria, nonché un modello murino della malattia stessa.

2) Analisi dei meccanismi omeostatici cerebrali nella fisiologia e nella fisiopatologia

In questi studi vengono analizzati i meccanismi cellulari e molecolari che sono alla base del controllo omeostatico delle cellule astrogliali in condizioni fisiologiche e la loro regolazione in situazioni patofisiologiche. In queste ricerche vengono utilizzate tecniche di biologia cellulare, di elettrofisiologia cellulare e di microfluorimetria.

3) Canalopatie trascrizionali nelle cellule gliali e neuronali

Questa linea di ricerca ha come obiettivo principale quello di determinare il ruolo patogenetico della alterata espressione di proteine canale di cellule gliali e neuronali in alcune malattie croniche del sistema nervoso centrale. In questi studi vengono utilizzate tecniche di biologia molecolare e di elettrofisiologia cellulare in vitro e in situ.

4) Ruolo di recettori canale e delle acquaporine nel controllo del volume cellulare in astrociti corticali di ratto.

Mediante la collaborazione con l’Istituto per la sintesi organica e la fotoreattività (ISOF) del Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR) vengono utilizzate interfacce nanostrutturate, dispositivi elettronici e fotonici per identificare e comprendere i meccanismi molecolari che sottendono all’attività degli astrociti corticali di ratto al fine di sviluppare ed evidenziare il potenziale di nuove tecniche di imaging diagnostico e di stimolazione dell’attività fisiologica cellulare.

5) Modelli “pain in a dish” attraverso biostampa 3D

Questo progetto si propone di impiegare una tecnologia di 3D bioprinting sviluppata dal nostro gruppo di ricerca, accoppiato alla riprogrammazione diretta di fibroblasti umani isolati da pazienti con neuropatie congenite in neuroni sensoriali. In questo modello paziente-specifico di “pain in a dish” verranno investigate l’infiammazione e la neurodegenerazione, insieme all’eccitabilità neuronale e all’attività di canali ionici. In collaborazione con ISMN (Istituto per lo Studio dei Materiali Nanostrutturati – CNR).

Membri del Laboratorio 

Marco Caprini, Professore Associato 

Stefano Ferroni, Professore Associato 

Francesco Formaggio, RTDa 

Posizioni disponibili  e progetti di internato

3 posti all’anno sui progetti sopra indicati per studenti di Molecular and Cellular Biology, CTF, Farmacia, Genomics e Pharmaceutical Biotechnology

Pubblicazioni significative 

  • Delprete C, Rimondini Giorgini R, Lucarini E, Bastiaanssen TFS, Scicchitano D, Interino N, Formaggio F, Uhlig F, Ghelardini C, Hyland NP, Cryan JF, Liguori R, Candela M, Fiori J, Turroni S, Di Cesare Mannelli L, Caprini M. (2023) Disruption of the microbiota-gut-brain axis is a defining characteristic of the α-Gal A (-/0) mouse model of Fabry disease. Gut Microbes. 2023 Dec;15(2):2256045. doi: 10.1080/19490976.2023.2256045.
  • Formaggio, F., Fazzina, M., Estévez, R., Caprini, M., Ferroni, S.2022 Dynamic expression of homeostatic ion channels in differentiated cortical astrocytes in vitro Pflugers Archiv European Journal of Physiology 474(2), pp. 243-260. doi: 10.1007/s00424-021-02627.
  • Formaggio F, Rimondini R, Delprete C, Scalia L, Merlo Pich E, Liguori R, Nicoletti F, Caprini M. (2022) L-Acetylcarnitine causes analgesia in mice modeling Fabry disease by up-regulating type-2 metabotropic glutamate receptors. Mol Pain. Jan-Dec;18:17448069221087033.doi: 10.1177/17448069221087033.
  • Lakomá J, Rimondini R, Donadio V, Liguori R, Caprini M. (2014) Pain related channels are differentially expressed in neuronal and non-neuronal cells of glabrous skin of fabry knockout male mice. PLoS One. 2014 Oct 22;9(10): e108641. doi: 10.1371/journal.pone.0108641. 2014. PMID: 25337704
  • Benfenati V, Caprini M, Dovizio M, Mylonakou MN, Ferroni S, Ottersen OP, Amiry-Moghaddam M. An aquaporin-4/transient receptor potential vanilloid 4 (AQP4/TRPV4) complex is essential for cell-volume control in astrocytes (2011). Proc Natl Acad Sci U S A (PNAS). F108(6):2563-8. doi: 10.1073/pnas.1012867108. PMID:21262839.

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