prevenzione e riparazione del danno uditivo: cellule ... · per regredire allo stato di cellula...
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Sabato 24 maggio 2014
Prevenzione e riparazione
del danno uditivo:
cellule staminali e non solo
““stato della ricerca sulla sorditstato della ricerca sulla sordità”à”
Dr.ssa Astolfi Laura
LABORATORIO DI BIOACUSTICA
Campus Biomedico Pietro d’Abano,
via G. Orus, 2b, 35128 Padova
Prof. Alessandro MARTINI
Ad oggi
Impianti cocleari
Somministrazione di farmaci
Genetica diagnostica
pratica clinica
vs
ricerca biomedica
Futuro:
Cellule staminali
Sviluppo di nuovi farmaci
Nanotecnologie
Terapia genica
ricerca biomedica
vs
pratica clinica
““STATO DELLA RICERCA SULLA SORDITSTATO DELLA RICERCA SULLA SORDITÀ”À”
Laboratorio di Bioacustica Università di Padova Campus Biomedico Pietro d'Abano
““STATO DELLA RICERCA SULLA SORDITSTATO DELLA RICERCA SULLA SORDITÀ”À”
Laboratorio di Bioacustica Università di Padova Campus Biomedico Pietro d'Abano
1. Embryonic stem cells ,
derivano dalle cellule germinative di
embrioni di 4-5 gg
1. Iduced pluripotent stem cells ,
tessuti cellulari che sono stati ingegnerizzati
per regredire allo stato di cellula staminale
1. Adult stem cells ,
derivano dai tessuti adulti
““STATO DELLA RICERCA SULLA SORDITSTATO DELLA RICERCA SULLA SORDITÀ”À”
CELLULE STAMINALI
Laboratorio di Bioacustica Università di Padova Campus Biomedico Pietro d'Abano
1. Cellule staminali
sono state identificate
nell’organo vestibolare di
ratto
2. E nel nervo cocleare
di Guinea pigs e uomo
““STATO DELLA RICERCA SULLA SORDITSTATO DELLA RICERCA SULLA SORDITÀ”À”
CELLULE STAMINALI
Laboratorio di Bioacustica Università di Padova Campus Biomedico Pietro d'Abano
3) SOMMINISTRAZIONE SISTEMICA (IV) DI CELLULE STAMINALI (HCBSCS)
1) MODELLO ANIMALE: 70 topi NOD-SCID di 2 mesi di età(Charles Rivers, Laboratories Clinical, UK)
AMINIGLICOSIDI (Kamicina: 700 mg\kg\48 hrs x14gg)
RUMORE (105 dB SPL; 4 hrs)2) DANNO :
““STATO DELLA RICERCA SULLA SORDITSTATO DELLA RICERCA SULLA SORDITÀ”À”
CELLULE STAMINALI
Laboratorio di Bioacustica Università di Padova Campus Biomedico Pietro d'Abano
MHC di II° classe sono espressi in alcuni
precursori mieloidi, in alta percentuale nei
monociti/macrofagi, in cellule di langerhans
della cute
Sensibilità della PCR HLA-DQa1:
Analisi Molecolare (PCR) : HLA-DQ
““STATO DELLA RICERCA SULLA SORDITSTATO DELLA RICERCA SULLA SORDITÀ”À”
CELLULE STAMINALI
Laboratorio di Bioacustica Università di Padova Campus Biomedico Pietro d'Abano
LIVER
COCHLEA sv
HOMING E INTEGRAZIONE NEL TESSUTO
CentromeriCentromeri
umaniumani
CentromeriCentromeri
murinimurini
FISH (DUALFISH (DUAL--COLOR)COLOR)
““STATO DELLA RICERCA SULLA SORDITSTATO DELLA RICERCA SULLA SORDITÀ”À”
CELLULE STAMINALI
Laboratorio di Bioacustica Università di Padova Campus Biomedico Pietro d'Abano
““STATO DELLA RICERCA SULLA SORDITSTATO DELLA RICERCA SULLA SORDITÀ”À”
Laboratorio di Bioacustica Università di Padova Campus Biomedico Pietro d'Abano
MODELLO ANIMALE: RATTO
PREVENZIONE DAL DANNO DA RUMORE
VERIFICA DELLA FUNZIONE UDITIVA:
ABR thresholds
““STATO DELLA RICERCA SULLA SORDITSTATO DELLA RICERCA SULLA SORDITÀ”À”
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OTOTOSSICITÀ DEL CISPLATINO
MODELLO ANIMALE: RATTO
TRATTAMENTO: IP 16 mg/kg
““STATO DELLA RICERCA SULLA SORDITSTATO DELLA RICERCA SULLA SORDITÀ”À”
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CISPLATINO (CONTROLLO POSITIVO) DEXAMETASONE + CISPLATINO
Effetto PROTETTIVO
del DEXAMETASONE
nei confronti del
CISPLATINO
-20
-10
0
10
20
30
40
50
Controllo Cpt A-QTER + Cpt A-QTER
Spostamento di soglia (dB SPL)
CLICK
2KHZ
4KHZ
8KHZ
16KHZ
32KHZ**
****
Effetto PROTETTIVO
del Coenzima Q10
nei confronti del
CISPLATINO
PREVENZIONE DAL DANNO OTOTOSSICO““STATO DELLA RICERCA SULLA SORDITSTATO DELLA RICERCA SULLA SORDITÀ”À”
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COME APPLICARE I FARMACI
via INTRA-TIMPANICA
IMPIANTO COCLEARE
via INTRA-COCLEARE
APPLICAZIONE DIRETTA
CONIUGATI A NANOPARTICELLE
““STATO DELLA RICERCA SULLA SORDITSTATO DELLA RICERCA SULLA SORDITÀ”À”
Laboratorio di Bioacustica Università di Padova Campus Biomedico Pietro d'Abano
APPLICAZIONE DIRETTA e IMPIANTI COCLEARI
Progetto:EVALUATION OF THE CAUSES OF COCHLEAR DAMAGE AFTER IMPLANTATION AND THE PROTECTIVE CAPACITY OF A DEXAMETHASONE-RELEASING ELECTRODE
MODELLO ANIMALE
GUINEA PIGS
IMPIANTO BILATERALE
COCLEOSTOMIA
RILASCIO DEL FARMACO
HPLC - MS
CAPACITÀ UDITIVA
Compound Action Potential
DANNI TISSUTALI
ISTOLOGIA
““STATO DELLA RICERCA SULLA SORDITSTATO DELLA RICERCA SULLA SORDITÀ”À”
Laboratorio di Bioacustica Università di Padova Campus Biomedico Pietro d'Abano
y = -0,038ln(x) + 0,1761R² = 0,8668
-0,01
0,04
0,09
0,14
0,19
0,24
0,29
0,34
0,39
0,44
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
De
xa-
rele
ase
(µ
g)
days
1 rod in 2 mL 2 rods in 2 mL
1. Trauma da inserzione
2. Infiammazione acuta
3. Infiammazione cronica1
2
3
APPLICAZIONE DIRETTA e IMPIANTI COCLEARI ““STATO DELLA RICERCA SULLA SORDITSTATO DELLA RICERCA SULLA SORDITÀ”À”
Laboratorio di Bioacustica Università di Padova Campus Biomedico Pietro d'Abano
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
post op day3 day7 day14 day30
SOFT vs 2T & DEXAMETHASONE vs NEGATIVE CLICK THRESHOLD-SHIFTS
negative soft rod dexametasone soft rod negative 2T rod dexametasone 2T rod
APPLICAZIONE DIRETTA e IMPIANTI COCLEARI ““STATO DELLA RICERCA SULLA SORDITSTATO DELLA RICERCA SULLA SORDITÀ”À”
Laboratorio di Bioacustica Università di Padova Campus Biomedico Pietro d'Abano
CRESCITA DI TESSUTO FIBROSO
Scale bars= 200μm
SOFT 30 days SOFT 60 days
NON
ELUTING
RODS
ELUTING
DEXAMETHASONE
RODS
SOFT 30 days SOFT 60 days
SCALA TIMPANICA COCLEOSTOMIA
APPLICAZIONE DIRETTA e IMPIANTI COCLEARI ““STATO DELLA RICERCA SULLA SORDITSTATO DELLA RICERCA SULLA SORDITÀ”À”
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SOFT 60gg MODIOLUS
** **** ****
**********
C.I. mal posizionatoC.I. corretto
APPLICAZIONE DIRETTA e IMPIANTI COCLEARI ““STATO DELLA RICERCA SULLA SORDITSTATO DELLA RICERCA SULLA SORDITÀ”À”
Laboratorio di Bioacustica Università di Padova Campus Biomedico Pietro d'Abano
A questo proposito siamo coinvolti in un
progetto europeo, NanoEar,
il quale prevede di testare più tipi di nanoparticel le
incluse in dendrimeri, micelle o lipidi o complessi
polimerici, per costruire un tipo di
NAOPARTICELLA MULTIFUNZIONALE
in grado di rilasciare molecole
in tessuti specifici dell’orecchio interno
FARMACI CONIUGATI A NANOPARTICELLE ““STATO DELLA RICERCA SULLA SORDITSTATO DELLA RICERCA SULLA SORDITÀ”À”
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L’utilizzo delle NPs per la diffusione dei farmaci permette di avere
Aumento della solubilità
Aumento della biodisponibilità
risposta terapeutica più veloce
diminuire le dosi da somministrare
FARMACI CONIUGATI A NANOPARTICELLE ““STATO DELLA RICERCA SULLA SORDITSTATO DELLA RICERCA SULLA SORDITÀ”À”
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USO DI NPs COME DELIVERY SYSTEM
Elisa Corbacella, Alessandro Martini e Ilmari Pyykko (2011). Il rilascio di farmaci nell’orecchio interno basato sulle Nanotecnologie
In: Nano & Biotech in Audiologia e Otologia, a cura di A. Martini e G. Paludetti. ISBN 978 88 7241
HeLaEGFP/HBPL-Texas Red
OC-k3 Qdot
FARMACI CONIUGATI A NANOPARTICELLE ““STATO DELLA RICERCA SULLA SORDITSTATO DELLA RICERCA SULLA SORDITÀ”À”
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Vettori di trasporto• Virus (es. retrovirus, adenovirus)
• Liposomes
• siRNA
• Sistemi trasponibili
TERAPIA GENICA““STATO DELLA RICERCA SULLA SORDITSTATO DELLA RICERCA SULLA SORDITÀ”À”
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VETTORI VIRALI• Retrovirus
• Adenovirus
• Adeno-associated virus
• Herpesvirus
• Poxvirus
Svantaggi:
• Piccole dimensioni dei geni da trasferire
• Sicurezza
• mutagenesi
• lmmunogenicità/potenziale infiammatorio
Vantaggi:
• Integrazione stabile del
gene
TERAPIA GENICA““STATO DELLA RICERCA SULLA SORDITSTATO DELLA RICERCA SULLA SORDITÀ”À”
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APPLICATA all’orecchio internoTERAPIA GENICA““STATO DELLA RICERCA SULLA SORDITSTATO DELLA RICERCA SULLA SORDITÀ”À”
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VANTAGGI• Disegno versatile• Non-immunogenic e non-tossici
• Prodotti farmaceutici ben caratterizzati e rirpoducibili
SVANTAGGI• No integrazione nel genoma ospite• Possibili ripetizioni di somministrazione
VETTORI NON VIRALI
• Liposomes=lipoplexes
• Polycations=polyplexes
• siRNA
Liposomes=lipoplexes
TERAPIA GENICA““STATO DELLA RICERCA SULLA SORDITSTATO DELLA RICERCA SULLA SORDITÀ”À”
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Efficienza di co - Transfection in hearing fetal ste m cells
Modello in vitro hFASC stem cells con Sleeping Beauty transposable system
IN VITRO efficienza di trasfezione
Laura Astolfi, Valeria Guaran, Alessandro Martini (2011)Terapia genica per l’orecchio interno: presente e f uturo
In: Nano & Biotech in Audiologia e Otologia, a cura di A. Martini e G. Paludetti. ISBN 978 88 7241
TERAPIA GENICA““STATO DELLA RICERCA SULLA SORDITSTATO DELLA RICERCA SULLA SORDITÀ”À”
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FUTURE APPLICAZIONI
P19 –
neurons
T.S.T.S.
-con STEM CELL
in protocolli ex-vivo
verifica dell’integrazione
verifica di dove e come agiscono
- Nuovi SISTEMI DI TERAPIA GENICA
no virus
Integrazioni stabili
differenti target cells
TERAPIA GENICA““STATO DELLA RICERCA SULLA SORDITSTATO DELLA RICERCA SULLA SORDITÀ”À”
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PROSPETTIVE FUTURE
““STATO DELLA RICERCA SULLA SORDITSTATO DELLA RICERCA SULLA SORDITÀ”À”
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““STATO DELLA RICERCA SULLA SORDITSTATO DELLA RICERCA SULLA SORDITÀ”À”
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