Alterazioni metaboliche e bioenergetiche nelle cellule tumorali. Coordinatrice: Fato

Temi di ricerca del gruppo

Il termine “cancro” è indicativo di una serie di stati patologici che hanno in comune il fatto di indurre profonde trasformazioni nelle cellule, caratterizzate da alterazioni genetiche, istologiche e bioenergetiche associate a una incontrollata proliferazione cellulare, un’elevata resistenza all’apoptosi e a notevoli modificazioni metaboliche. La “riprogrammazione” metabolica delle cellule tumorali è uno stadio cruciale nella trasformazione neoplastica ed è strettamente correlata con il grado di invasività del tumore. La modificazione metabolica più comune, osservata nelle cellule tumorali, è rappresentata dal maggiore consumo di glucosio tramite la glicolisi aerobica, che comporta un’aumentata produzione di acido lattico.  In origine, l’aumento della glicolisi in cellule tumorali in condizioni aerobiche, è stato descritto da Otto Warburg e tuttora è noto come “effetto Warburg”. Inizialmente questo particolare fenotipo bioenergetico è stato spiegato ipotizzando un danno mitocondriale. Studi recenti hanno dimostrato che nelle cellule tumorali la catena respiratoria mitocondriale non è danneggiata, anche se funziona a velocità ridotta e ciò permette alle cellule tumorali di spostare facilmente il loro metabolismo da un fenotipo glicolitico ad un fenotipo ossidativo e viceversa, in relazione alle risorse presenti nel microambiente tumorale. 

L’effetto Warburg è, quindi, solo una parte di un fenomeno molto complesso di riprogrammazione metabolica che permette alle cellule di adattarsi alle modificazioni del microambiente ed in particolare all’acidosi e alla diminuzione della disponibilità di substrati e di ossigeno, che si verificano quando la massa tumorale cresce.  I vantaggi specifici di queste modificazioni metaboliche non sono ancora del tutto chiari, tuttavia ci sono evidenze sperimentali che dimostrano che la down-regolazione del metabolismo ossidativo possa aumentare la capacità delle cellule di sfuggire alla morte per apoptosi. Un’altra caratteristica delle cellule tumorali è l’invasività, strettamente correlata alla malignità del tumore e alla sua capacità di dare metastasi. Alcuni autori hanno messo in evidenza il rapporto esistente tra fenotipo metabolico glicolitico e invasività del tumore.

L’attività di ricerca del gruppo si articola su tre linee principali:

1. Segnalazione redox nel cancro: NAD(P)H ossidasi di membrana (Nox), Acquaporine, trasporto di glucosio e loro implicazione nei processi di trasduzione del segnale.
2. Metabolismo lipidico nel cancro: studio del ruolo dei lipidi, ed in particolare di una nuova classe di acidi grassi idrossilati e dei loro corrispondenti esteri (FAHFAs) nella riprogrammazione metabolica delle cellule tumorali.
3. Bioenergetica nel cancro: studio del ruolo dei mitocondri nella proliferazione tumorale con particolare attenzione allo studio del rapporto tra metabolismo ossidativo e glicolitico nella capacità di adattamento delle cellule tumorali alla carenza di nutrienti.

Membri del Laboratorio

Romana Fato, Professoressa Associata

Christian Bergamini, Professore Associato

Natalia Calonghi, Professoressa Associata

Diana Fiorentini, Ricercatrice confermata

Cecilia Prata, Professoressa Associata

Nicola Rizzardi, Dottorando

Francesca Valenti, Dottoranda

Luca Pincigher, Dottorando

Chiara Zalambani, Dottoranda

Posizioni disponibili e progetti di internato

Linea di ricerca 1: 1 posto di internato per tesi per anno

Linea di ricerca 2: 2 posti di internato per tesi per anno

Linea di ricerca 3: 3 posti di internato per tesi per anno

Pubblicazioni significative

• Diquigiovanni C, Rizzardi N, Kampmeier A, Liparulo I, Bianco F, De Nicolo B, Cataldi-Stagetti E, Cuna E, Severi G, Seri M, Bertrand M, Haack TB, Marina AD, Braun F, Fato R, Kuechler A, Bergamini C, Bonora E. “Mutant SPART causes defects in mitochondrial protein import and bioenergetics reversed by Coenzyme Q.” Open Biol. 2023 Jul;13(7):230040. doi: 10.1098/rsob.230040. Epub 2023 Jul 12. PMID: 37433330 Free PMC article.
• Bergamini C, Leoni I, Rizzardi N, Melli M, Galvani G, Coada CA, Giovannini C, Monti E, Liparulo I, Valenti F, Ferracin M, Ravaioli M, Cescon M, Vasuri F, Piscaglia F, Negrini M, Stefanelli C, Fato R, Gramantieri L, Fornari F. “MiR-494 induces metabolic changes through G6pc targeting and modulates sorafenib response in hepatocellular carcinoma.” J Exp Clin Cancer Res. 2023 Jun 10;42(1):145. doi: 10.1186/s13046-023-02718-w. PMID: 37301960
• Rizzardi, N.; Pezzolesi, L.; Samorì, C.; Senese, F.; Zalambani, C.; Pitacco, W.; Calonghi, N.; Bergamini, C. “Natural Astaxanthin Is a Green Antioxidant Able to Counteract Lipid Peroxidation and Ferroptotic Cell Death” International Journal of Molecular Sciences Open Access Volume 23, Issue 23December 2022; https://doi.org/10.3390/ijms232315137
• Luca Pincigher , Francesca Valenti, Christian Bergamini, Cecilia Prata, Romana Fato, Riccardo Amorati, Zongxin Jin, Giovanna Farruggia, Diana Fiorentini*, Natalia Calonghi * and Chiara Zalambani.“Myrcene: A Natural Compound Showing Anticancer Activity in HeLa Cells” Molecules 2023, 28, 6728. https://doi.org/10.3390/molecules28186728
• Fiorentini D, Cappadone C, Farruggia G, Prata C. “Magnesium: Biochemistry, Nutrition, Detection, and Social Impact of Diseases Linked to Its Deficiency.” Nutrients. 2021 Mar 30;13(4):1136. doi: 10.3390/nu13041136. PMID: 33808247; PMCID: PMC8065437.