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PRINCIPALI TEMI DI RICERCA
1. STUDI MORFOLOGICI
COLTURA PRIMARIA
E
FUNZIONALI
IN UN
MODELLO ANIMALE (POLLO)
DI
OSTEOCLASTI
IN
1.1 Interazioni Cellula-Substrato: Morfologia e Regolazione delle Strutture Adesive in Osteoclasti di
pollo
1.2 Influenza della concentrazione di Calcio intracellulare sull'attività degli osteoclasti
1.3 Interazioni osteoclasti-osteoblasti durante il riassorbimento osseo in vitro
2. STUDIO DEI MECCANISMI CHE REGOLANO IL RIASSORBIMENTO OSSEO IN UN MODELLO UMANO DI
CELLULE OSTEOCLASTO-SIMILI OTTENUTO DA TUMORI OSSEI A CELLULE GIGANTI
2.1 Rapporto cellula-matrice nella regolazione del riassorbimento osseo.
2.2 Ruolo delle metalloproteasi nel riassorbimento osseo
2.3 Regolazione del Ca2+ e del pH intracellulari in cellule osteoclastiche umane. Evidenza che il
recettore per la [Ca2+]e è pH -dipendente.
2.4 Fattori di crescita nel rimodellamento osseo: ruolo dell’HGF
2.5 Effetto dei bisfosfonati nel riassorbimento osseo: meccanismo d’azione
2.6 Espressione del recettore per l’ossitocina negli osteoclasti
3. STUDI
DI BIOCOMPATIBILITÀ E RUOLO DI MOLECOLE BIOLOGICAMENTE ATTIVE IN CELLULE
OSTEOBLASTICHE.
3.1 Prove di biocompatibilità in vitro tra Cellule osteoblastiche e biomateriali di interesse
odontoiatrico ed ortopedico.
3.2 Ruolo della Carnitina e suoi derivati sull’attività di osteoblasti umani
4.
STUDIO DEL PROCESSO DIFFERENZIATIVO DELLE CELLULE OSSEE IN UN MODELLO DI
MICROGRAVITÀ.
4.1 Differenziazione di osteoclasti e osteoblasti e citochine coinvolte in un modello di microgravità
rappresentato da ratti sospesi per la coda
5. METASTASI OSSEE
NEL CARCINOMA MAMMARIO
5.1 studio in vitro delle interazioni tra osteoclasti e una linea cellulare di carcinoma mammario
meccanismi molecolari
6. STUDIO DELLA DIFFERENZIAZIONE E DELL’ATTIVITÀ DEGLI OSTEOCLASTI IN UN MODELLO UMANO
OTTENUTO DA SANGUE PERIFERICO DI SOGGETTI SANI E AFFETTI DA PATOLOGIE OSTEOLITICHE
6.1 Formazione di osteoclasti in pazienti affetti da mieloma multiplo e da tumori solidi con osteolisi.
6.2 Osteoclastogenesi nella malattia parodontale
6.3. Osteoclastogenesi in soggetti affetti da Artrite Psoriasica.
6.4 Apoptosi delle cellule ossee mediata da TRAIL
6.5 Citochine che controllano l’steolisi nella malattia di Gorham
6.6 Osteoclastogenesi in soggetti in età pediatrica affetti da sindrome adreno-genitale in trattamento
con Glucocorticoidi.
ATTIVITÀ SCIENTIFICA
L’Attività scientifica della Prof.ssa Silvia è stata prevalentemente orientata sullo studio della struttura
e della funzione di cellule del tessuto osseo. Le prime ricerche, condotte su modelli animali, hanno
riguardato studi sulla morfologia e funzione degli osteoclasti dimostrando la presenza del recettore
integrinico αvβ3 sulla membrana di queste cellule. Studi successivi, volti a comprendere le interazioni
tra le due maggiori popolazioni di cellule ossee, osteoclasti ed osteoblasti, hanno permesso di
dimostrare che gli osteoblasti, cellule osteo-formatrici, attraverso la secrezione di fattori solubili
stimolavano il riassorbimento osseo da parte degli osteoclasti. Questo lavoro, che negli anni ‘90 è stato
molto criticato, alla luce delle conoscenze attuali si può definire pionieristico poiché è in accordo con
una delle più importanti scoperte dell’ultimo decennio che riguarda il sistema RANKL/OPG, molecole
prodotte dagli osteoblasti che regolano la formazione e l’attivazione degli osteoclasti. Studi successivi
hanno consentito la messa a punto di un modello umano di cellule osteoclasto-simili ottenute da tumori
ossei a cellule giganti, osteoclastomi. Tale modello, utilizzato non solo per i propri studi ma anche da
numerosi altri gruppi, rappresentava all’epoca l’unico modello umano che consentiva di studiare in
vitro i meccanismi che regolano il riassorbimento osseo, nonché le citochine ed i fattori di crescita
coinvolti in un sistema cellulare controllato. Utilizzando tale modello, è stato studiato l’effetto del pH
intracellulare ed extracellulare sulla funzionalità del calcium-sensing degli osteoclasti, l’effetto
dell’Hepatocyte growth factor nelle stesse cellule, e l’interazione con la laminina nel processo di
migrazione transendoteliale delle stesse cellule verso substrati proteici ossei. In parallelo alle ricerche
sugli osteoclasti, sono stati anche condotti studi di biocompatibilità tra osteoblasti e biomateriali
utilizzati nella chirurgia ossea riparativa ed in campo odontoiatrico. Dal 2000, inoltre, l’attività di
ricerca è stata prevalentemente orientata allo studio dei meccanismi che regolano i fenomeni osteolitici
in diverse patologie in campo Oncologico, Reumatologico e Odontoiatrico. Tali studi l’hanno condotta
alla pubblicazione di dati riguardanti l’identificazione di nuove molecole che modulano la formazione
di osteoclasti in un modello in vitro di osteoclastogenesi, ottenuto da campioni di midollo e sangue
periferico di pazienti affetti da mieloma multiplo, artrite psoriasica e malattia parodontale, nonché in
pazienti in età pediatrica, affetti da sindrome adreno-genitale in trattamento con glucocorticoidi.
Recentemente, sta svolgendo anche studi sulle caratteristiche e le potenzialità del differenziamento
delle cellule staminali ottenute da polpa dentaria, al fine di ottenere popolazioni cellulari da utilizzare
nella chirurgia ripartiva ossea in campo odontoiatrico e ortopedico. Ha inoltre condotto ricerche
nell’ambito di un programma Spaziale, collaborando con l’Agenzia Spaziale Italiana (ASI), rivolto allo
studio delle funzioni ossee in microgravità. In questo settore di ricerca ha prodotto dati riguardanti
molecole coinvolte nell’apoptosi delle cellule ossee (osteoclasti ed osteoblasti), dimostrando anche che
la microgravità stimola direttamente l’osteoclastogenesi ed aumenta il riassorbimento osseo. Ha altresì
collaborato a studi su molecole che regolano il rimodellamento osseo, producendo dati che hanno
evidenziato gli effetti anabolici dell’ossitocina sulla massa ossea.
La Prof.ssa Silvia Colucci è autore di n. 376 pubblicazioni scientifiche di cui 94 lavori in extenso
comparsi su riviste nazionali ed internazionali, 7 capitoli di libro.