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Risultato Progetto: FFC#23/2019
Azione potenziale dei batteriofagi come immunomodulatori nella fibrosi cistica

Potential action of phages as immunomodulators in cystic fibrosis

L’attività antinfiammatoria dei batteriofagi indagata in vitro e in vivo su modello animale.

Dati del Progetto

Responsabile
Anna Silvia Pistocchi (Dip. Biotecnologie Mediche e Medicina Traslazionale, Università degli Studi di Milano)
Categoria/e
Ricercatori coinvolti
4
Durata
1 anno
Finanziamento totale
18.000 €
Adozione raggiunta
18.000 €
Obiettivi
Anna Silvia Pistocchi Infezioni respiratorie ricorrenti e stato di infiammazione polmonare cronica caratterizzano la fibrosi cistica (FC). Ci sono evidenze...
Objectives
Chronic inflammation is a common feature of Cystic Fibrosis (CF) patients and is mainly caused by bacterial infections. However,...

Risultati

I ricercatori riportano i risultati degli esperimenti condotti sul modello in vivo di FC, il pesce zebra (Zebrafish) trattato con batteriofagi. È stata valutata la capacità dei fagi di funzionare come agenti antinfiammatori anche in assenza di infezione batterica. Per valutare questa attività, i ricercatori hanno misurato l’espressione di marcatori proinfiammatori (interleuchine) mediante tecniche di biologia molecolare come la PCR quantitativa (qPCR). È stata anche identificata la via di segnalazione attraverso la quale i batteriofagi sembrerebbero esercitare la loro azione antinfiammatoria, ovvero la via dei recettori deputati al riconoscimento di molecole di patogeni: i Toll-Like Receptors (TLR).
I ricercatori hanno messo a punto in precedenti progetti (FFC#16/2016 e FFC#22/2017) un insieme di 4 fagi (cocktail di fagi) e in questo studio hanno osservato che non solo l’intero cocktail ma anche ogni singolo fago esercita effetto antinfiammatorio.
Inoltre, hanno mostrato che tale attività è esercitata dalla componente proteica (capside) del fago e non dal suo DNA. Dato che il modello sperimentale utilizzato, il pesce zebra, pur avendo corredo genetico FC non ha i polmoni e quindi non simula perfettamente il sistema di mammifero, i ricercatori hanno condotto esperimenti anche su linee cellulari umane epiteliali bronchiali con mutazione F508del (CuFi-1 F508del). Le conoscenze acquisite possono accelerare l’utilizzo dei batteriofagi come agenti antinfiammatori in ambito clinico FC.

Results

The researchers report the results of the experiments conducted on the in-vivo model of FC, the Zebrafish treated with bacteriophages. The ability of phages to act as anti-inflammatory agents even in the absence of bacterial infection was evaluated. To evaluate this activity, the researchers measured the expression of proinflammatory markers (interleukins) using molecular biology techniques such as quantitative PCR (qPCR). The signalling pathway of the receptors responsible for the recognition of pathogen molecules (Toll-Like Receptors; TLR) seems to exert the phages anti-inflammatory action. The researchers also report that the phages immunomodulatory effect is not dependent on the type of phage in the cocktail, in fact, the activity of each phage is comparable to that of the phage cocktail.
Furthermore, the researchers were able to establish that this activity is exerted by the protein component (capsid) of the phage and not by its DNA. Since the experimental model used, zebrafish has no lungs and does not perfectly recapitulate the mammalian system, the researchers also conducted experiments on human bronchial epithelial cell lines with the F508del mutation (CuFi-1 F508del). These in-vitro experiments are only preliminary and need further investigation to confirm those obtained in zebrafish. These experiments and further investigations may accelerate the use of bacteriophages as anti-inflammatory agents in the CF clinical setting.


Pubblicazioni

  • Cafora M, Brix A, Forti F et al. Phages as immunomodulators and their promising use as anti-inflammatory agents in a CFTR loss-of-function zebrafish model, Journal of Cystic Fibrosis, 2020 Dec 6;S1569-1993(20)30927-9
  • Brix A, Cafora M, Aureli M et al. Animal Models to Translate Phage Therapy to Human Medicine, International Journal of Molecular Sciences, 2020 May 25;21(10):3715
  • Cafora M, Foti F, Briani F et al., Phage Therapy Application to Counteract Pseudomonas aeruginosa Infection in Cystic Fibrosis Zebrafish Embryos, Journal of Visualized Experiments, 2020 May 12;(159)

Congress abstracts

  • Cafora M, Forti F, Brix A et al. Potential action of phages as immunomodulators in cystic fibrosis, 43rd European Cystic Fibrosis Conference – 2020 (ECFC), virtual conference