Leucemia Acuta Mieloide e signaling purinergico: possibili sviluppi terapeutici

I nucleotidi trifosfato sono, dal punto di vista evoluzionistico, tra le molecole più antiche e conservate tra le specie. Oltre al ruolo che ricoprono nella sintesi degli acidi nucleici e nel metabolismo energetico della cellula, negli ultimi anni è emerso sempre di più il loro coinvolgimento nella regolazione di numerose funzioni cellulari. Questi importanti mediatori cellulari sono presenti nel microambiente e cambiamenti nella loro concentrazione extracellulare possono modulare la funzionalità cellulare. I nucleotidi trifosfato ATP e UTP, presenti nel microambiente midollare, sono dei potenti stimolatori dei progenitori emopoietici. Essi stimolano la proliferazione e l’attecchimento delle cellule staminali emopoietiche, così come la loro capacità migratoria, attraverso l’attivazione di specifici recettori di membrana, i recettori purinergici (P2R). In questo studio abbiamo dimostrato che ATP e UTP esercitano un effetto opposto sul compartimento staminale leucemico di leucemia acuta mieloide (LAM). Abbiamo dimostrato che le cellule leucemiche esprimono i recettori P2 funzionalmente attivi. Studi di microarray hanno evidenziato che, a differenza di ciò che avviene nelle CD34+, la stimolazione di cellule leucemiche con ATP induce la down-regolazione dei geni coinvolti nella proliferazione e nella migrazione, mentre up-regola geni inibitori del ciclo cellulare. Abbiamo poi confermato a livello funzionale, mediante test in vitro, gli effetti osservati a livello molecolare. Studi di inibizione farmacologica, ci hanno permesso di capire che l’attività inibitoria dell’ATP sulla proliferazione si esplica attraverso l’attivazione del recettore P2X7, mentre i sottotipi recettoriali P2 prevalentemente coinvolti nella regolazione della migrazione sono i recettori P2Y2 e P2Y4. Esperimenti di xenotrapianto, hanno evidenziato che l’esposizione ad ATP e UTP sia dei blasti leucemici sia delle cellule staminali leucemiche CD38-CD34+ diminuisce la loro capacità di homing e di engraftment in vivo. Inoltre, il trattamento farmacologico con ATP, di topi ai quali è stata indotta una leucemia umana, ha diminuito lo sviluppo della leucemia in vivo.

Chemiluminescence DNA-based Nanotechnologies for Bioanalytical Applications

DNA as powerful building molecule, is widely used for the assembly of molecular structures and dynamic molecular devices with different potential applications, ranging from synthetic biology to diagnostics. The feature of sequence programmability, which makes it possible to predict how single stranded DNA molecules fold and interact with one another, allowed the development of spatiotemporally controlled nanostructures and the engineering of supramolecular devices. The first part of this thesis addresses the development of an integrated chemiluminescence (CL)-based lab-on-chip sensor for detection of Adenosine-5-triphosphate (ATP) life biomarker in extra-terrestrial environments.Subsequently, we investigated whether it is possible to study the interaction and the recognition between biomolecules and their targets, mimicking the intracellular environment in terms of crowding, confinement and compartmentalization. To this purpose, we developed a split G-quadruplex DNAzyme platform for the chemiluminescent and quantitative detection of antibodies based on antibody-induced co-localization proximity mechanism in which a split G-quadruplex DNAzyme is led to reassemble into the functional native G-quadruplex conformation as the effect of a guided spatial nanoconfinement.The following part of this thesis aims at developing chemiluminescent nanoparticles for bioimaging and photodynamic therapy applications.In chapter5 a realistic and accurate evaluation of the potentiality of electrochemistry and chemiluminescence (CL) for biosensors development (i.e., is it better to “measure an electron or a photon”?), has been achieved.In chapter 6 the emission anisotropy phenomenon for an emitting dipole bound to the interface between two media with different refractive index has been investigated for chemiluminescence detection.