Titolo del progetto

PROGETTO 1 – Ruolo della pentrassina lunga PTX3 nell’osteomielite – Attività nel 2019.

Il progetto è sviluppato presso la Fondazione Humanitas per la Ricerca (ICH), assieme all’Istituto di Ricerca Generica e Biomedica del Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR) presso ICH.

Stato dell’arte e razionale dello studio. L’osteomielite è una infezione ossea debilitante spesso causa del batterio Staphylococcus aureus (SA). Con l’aumentare del numero di ceppi batterici resistenti agli antibiotici e delle procedure chirurgiche per l’impianto e sostituzione di protesi articolari, nonché in considerazione dell’invecchiamento progressivo della popolazione, è urgente la domanda di nuovi approcci profilattici e terapeutici al trattamento di questa infezione. La pentrassina lunga PTX3 è un mediatore solubile dell’immunità innata che svolge ruoli essenziali nella protezione dell’ospite da microrganismi patogeni. Inoltre è notevole il suo potenziale quale biomarcatore diagnostico e prognostico nella sepsi, ivi comprese le infezioni da ceppi di SA meticillico resistente (MARSA).

Ipotesi dello studio. Recentemente si è dimostrato che il deficit genetico di PTX3 in animali sperimentali è associato ad una ridotta formazione della matrice ossea durante il rimodellamento fisiologico dell’osso e la sua rigenerazione dopo una frattura; ciò suggerisce che la pentrassina può avere un ruolo importante nel trurn-over di questo tessuto. Sulla base di questa evidenza e del ruolo che svolge la PTX3 nelle infezioni opportunistiche e nella sepsi, si è ipotizzato che questa molecola possa essere coinvolta nell’eziopatogenesi dell’osteomielite.

Obiettivi generali e risultati attesi. Questo progetto di ricerca si propone di investigare il ruolo di PTX3, quale paradigma dell’immunità umurale all’interfaccia con la massa ossea dell’osteomielite da SA.

Obiettivi specifici al primo anno (Dicembre 2019). Gli obiettivi del primo anno, conclusosi il 31 dicembre scorso, sono stati:

  1. Sviluppare modelli sperimentali in vitro che riproducono il microambiente dell’osso in condizione di infezione da SA e consentano di apprezzare il ruolo della PTX3, quali strumento di verifica e/o sviluppo di ipotesi meccanicistiche.
  2. Sviluppare un modello animale di infezione intra-midollare (nel femore) da SA che ricapitoli l’osteomielite da chirurgia e/o trauma nell’uomo e permetta di valutare l’effetto di PTX3 sull’infezione nell’osso in vivo.

Metodologia applicata. Le attività sono state svolte applicando una strategia sperimentale interdisciplinare che combina tecniche e metodologie della microchirurgia, della microbiologia e dell’immunologia molecolare e cellulare.

Considerazioni statistiche. I dati ottenuti sono stati analizzati usando test statistici non-parametrici allo scopo di valutare l’effetto del genotipo sull’infezione ossea nonché sui parametri sierologici ed immunologici misurati.

Conclusioni al termine del primo anno. I risultati ottenuti in questa prima fase dello studio indicano che SA inibisce la proliferazione di cellule MC3T3 in culture 2D. Inoltre, nelle stesse condizioni sperimentali, l’infezione con SA stimola il metabolismo ossidativo di queste cellule, che la presenza ed il contatto con il patogeno, ancorchè inibirne la crescita, ne alteri il profilo metabolico e, verosimilmente, la capacità di produrre la matrice ossea, aspetto, quest’ultimo, di interesse clinico in ragione della fragilità dell’osso in pazienti con osteomielite.

Il risultato più significativo ottenuto in questo primo anno è che il deficit genetico di PTX3 protegge dall’infezione da SA quando il patogeno è iniettato direttamente nella cavità midollare del femore di animali sperimentali (topi), condizione che mima l’osteomielite da chirurgia e/o trauma nell’uomo. In particolare, si è osservato che gli animali PTX3 deficienti mostrano una notevole riduzione (in media di circa 500 volte) della carica batterica nell’arto infetto e presentano, in generale, sintomi di sofferenza più lievi rispetto agli animali WT.

Pubblicazioni. Le pubblicazioni dei ricercatori del progetto, nel corso di questo anno sono stati:

  1. The long Pentraxin PTX3 in bone homeostatisis and pathology. Parente R., Sobacchi C., Bottazzi B., Mantovani A., Groevic D., Inforzato A.
  2. The log Pentraxin PTX3 as the link between innate immunity, tissue remodeling and cancer. Doni A., Stravacchi M., Inforzato A., Magrini E., Mantovani A., Gralanda C., Botazzi B.,
  3. Innate immunology inflammation and tumor progression: double-edged swords. Mantovani A., Ponzetta A., Inforzato A., Jallon S.
  4. The complement system in Aspergillus fumigatus and its crosstalk with Pentraxins. Parente R., Doni A., Bottazzi B., Gralanda C., Inforzato A.

Partecipazione a Congressi. La partecipazione a congressi nel corso di questo anno sono state:

  1. Humanitas Reserch Day, 28 novembre 2019, ICH (IT). Roles of the long pentraxin PTX3 in Staphilococcus aureus mediated-osteomyelitis. Presentatore: R. Parente.
  2. 2^ Joint meeting of the German Society for immunology anda the Italian Society of immunology, Clinical Immunology and allergology (SIICA) 10-13 settembre 2019, Munich (DE). Functional cooperation between complement factor H and the long pentraxin PTX3 in the immune response to Aspergillus fumigatus. Presentatore: Inforzato A.
  3. Novel concepts in innate immunology. 12-14 giugno 2019, Tubingen (DE). Funcional cooperation between complement factor H and the long pentraxin PTX3 in the immune response to Aspergillus fumigatus. Presentatore: Parente R.
  4. 5^ International Conference ofn the translational medicine on pathogenesis and therapy of immunomedited deseases, 16-18-maggio 2019 Milano (IT). Funcional cooperation between complement factor H and the long pentraxin PTX3 in the immune response to Aspergillus fumigatus. Presentatore: Parente R.