Nuestro laboratorio tiene como objetivo general aportar información para el diseño de terapias protectoras o regenerativas para la enfermedad de Parkinson (EP). Hoy no existe ninguna terapia que modifique el curso de esta dolencia. La muerte de las neuronas dopaminérgicas del sistema nigroestriatal es la causa primaria de los síntomas motores que se observan en los pacientes. La activación microglial en el sistema nigroestriatal es un hallazgo fisiopatológico ubicuo en pacientes y modelos animales de EP. Nuestro laboratorio se ha enfocado durante los últimos 17 años en el estudio de la neuroinflamación en la EP para identificar nuevos blancos terapéuticos que sean la base de terapias protectoras contra esta dolencia. La primer pregunta que quisimos contestar fue: la activación microglial es solo una consecuencia de la muerte neuronal o posee efectos funcionales sobre la sobrevida de las neuronas y por lo tanto puede ser un blanco de ataque terapéutico? Al comienzo, hemos observado que la activación microglial posee efectos tanto tóxicos como neuroprotectores durante la neurodegeneración dopaminérgica y que las citoquinas por ellas secretadas son centrales en dichos efectos. Por ello, la segunda pregunta que nos realizamos fue: qué factores determinan efectos unívocos (tóxicos o neuroprotectores) de las citoquinas cerebrales sobre la neurodegeneración? En búsqueda de esa respuesta, hemos desarrollado 5 modelos animales de neurodegeneración a partir de la modulación de la neuroinflamación por citoquinas. En estos modelos, la magnitud, duración y momento de la expresión de cada citoquina permite predecir un efecto unívoco de la misma, permitiendo el estudio en profundidad del mecanismo de acción implicado. Hipotetizamos que existen mediadores comunes a los efectos tóxicos de las citoquinas en los 5 modelos generados por estímulos pro-inflamatorios diferentes. Así, utilizando genómica funcional, pretendemos identificar moléculas que estén “aguas abajo” de los estímulos inflamatorios utilizados en los modelos generados y que sean comunes a ellos, independizándonos de los factores que alteran el efecto funcional final de las citoquinas. Por otro lado, desde el año 2000, estudiamos a las células madre neurales adultas (CMN) como posibles fuentes de terapias regenerativas para la EP. En particular, investigamos los efectos de las citoquinas sobre la proliferación, diferenciación y sobrevida de las CMN a nivel endógeno y luego de su trasplante en el cerebro. Hemos observado un efecto pro-neurogénico del TGF-beta1, una citoquina anti-inflamatoria, sobre las células madre neurales adultas in vivo e in vitro en tres modelos experimentales diferentes. En base a estos y otros resultados, el campo ha incorporado a las citoquinas como parte del nicho neurogénico. En estos momentos, nos enfocamos en estudiar el mecanismo de acción del TGF-beta1 in vivo e in vitro por medio de genómica funcional. Asimismo, hemos desarrollado la tecnología de reprogramación celular como fuente de neuronas dopaminérgicas a partir de fibroblastos para posibles terapias regenerativas y como modelo de estudio in vitro de la enfermedad de Parkinson. Esta tecnología permitirá converger toda la información y los modelos animales y celulares que hemos generado. Por un lado, los blancos terapéuticos para terapias protectoras que identifiquemos serán testados en neuronas dopaminérgicas derivadas de iPS de pacientes con EP. Por el otro, todo trasplante celular en el cerebro genera inflamación. Por lo tanto, la información sobre los efectos funcionales de las citoquinas sobre la proliferación, diferenciación y sobrevida serán investigados en neuronas dopaminérgicas trasplantadas en modelos animales de EP tradicionales y basados en neuroinflamación generados por nuestro laboratorio. Una muestra de la relevancia de esta línea de investigación y del reconocimiento del trabajo de nuestro grupo es haber sido aceptados en el consorcio encabezado por el Instituto de Medicina Regenerativa de California (CIRM) y los Institutos Nacionales de Salud de EE.UU. (NIH) para el diseño e implementación de un ensayo clínico contra la EP utilizando neuronas dopaminérgicas derivadas de iPS.

Objetivo 1. Identificar mediadores del efecto tóxico de la neuroinflamación en la EP.

Como parte del esfuerzo en desarrollar terapias neuroprotectoras contra la EP, queremos identificar moléculas relacionadas con la inflamación que sean blancos terapéutico de dichas terapias. Hemos hipotetizado que existen mediadores comunes a los efectos tóxicos de la inflamación en el sistema nigrostriatal. Estamos utilizando genómica funcional sobre los 5 modelos animales donde la neuroinflamación gatillada por diversos estímulos genera neurodegeneración nigroestriatal y síntomas motores (para detalles de los modelos ver: Neurobiology of Disease, 2006 Oct;24(1):183-93; Brain, 2008, 131:1880-94, Neurobiology of Disease, 2010, 37(3):630-40 J Neuroimmunol. 2010, May;222(1-2):29-39 y Exp Neurol. 2011 Feb;227(2):237-51). Los primeros resultados que provienen de estudios de genómica funcional y posterior validación por qRT-PCR en dos modelos animales, parecen corroborar esta hipótesis. Por lo tanto, se están realizando experimentos in vitro e in vivo para testar funcionalmente si estos genes candidatos se hallan involucrados en el efecto tóxico de dos tipos de neuroinflamación diferente. Asimismo, se está extendiendo el estudio a los otros modelos animales de EP por neuroinflamación. Los efectos tóxicos de estos genes candidatos se testarán funcionalmente por transducción de estos genes (o genes control) por medio de vectores virales a neuronas dopaminérgicas humanas derivadas de células reprogramadas y en modelos animales.

Objetivo 2. Identificar el mecanismo molecular del efecto pro-neurogénico del TGF-beta1

Por medio de estudios de genómica funcional y posterior validación por q-RT-PCR en cultivos de CMN se han identificado genes diferenciales candidatos a mediar el efecto pro-neurogénico de TGF-beta1. Se prevé aplicar esta información al protocolo de diferenciación neuronal de precursores neurales derivados de células reprogramadas de donantes sanos, las cuales ya se han generado en el laboratorio.

Objetivo 3. Estudios pre-clínicos de terapias regenerativas

Pretendemos testar en modelos animales de EP el efecto terapéutico y la seguridad del trasplante de neuronas dopaminérgicas humanas derivadas de células reprogramadas. Asimismo, se planea mejorar la seguridad y eficacia terapéutica del protocolo con tratamientos anti-inflamatorios y/o expresión de genes relacionados con la inflamación derivados de los estudios en curso.

Anthony DC, Pitossi FJ. Editorial: The changing face of inflammation in the brain. Mol Cell Neurosci. 2012 Nov 10. doi:pii: S1044-7431(12)00204-7. Factor de impacto: 3,861 PubMed

Murta V, Pitossi FJ, Ferrari CC. CNS response to a second pro-inflammatory event depends on whether the primary demyelinating lesion is active or resolved. Brain Behav Immun. 2012 Oct;26(7):1102-15. PubMed

Campolongo M, Benedetti L, Podhajcer OL, Pitossi F, Depino AM. Hippocampal SPARC regulates depression-related behavior. Genes Brain Behav.; 2012; Sep 5. doi: 10.1111/j.1601-183X.2012.00848.x PubMed

Mathieu P, Roca V, Gamba C, Del Pozo A, Pitossi F. *.* autor correspondiente. Neuroprotective effects of human umbilical cord mesenchymal stromal cells in an immunocompetent animal model of Parkinson's disease. J Neuroimmunol. 2012 May 15;246(1-2):43-50. Epub 2012 Mar 27. PubMed

Leal MC, Surace EI, Holgado MP, Ferrari CC, Tarelli R, Pitossi F, Wisniewski T, Castaño EM, Morelli L. Notch signaling proteins HES-1 and Hey-1 bind to insulin degrading enzyme (IDE) proximal promoter and repress its transcription and activity: Implications for cellular Aβ metabolism. Biochim Biophys Acta, 2012 Feb;1823(2):227-35. PubMed

Barcia C, Hunot S, Guillemin GJ, Pitossi F. Editorial: Inflammation and Parkinson's disease. Parkinsons Dis. 2011;2011:729054. PubMed

Roca V, Casabona JC, Radice P, Murta V, Pitossi FJ*.* autor correspondiente. The degenerating substantia nigra as a susceptible region for gene transfer-mediated inflammation. Parkinsons Dis. 2011; 2011:931572. Review. PubMed

Depino AM, Lucchina L, Pitossi F. Early and adult hippocampal TGF-β1 overexpression have opposite effects on behavior. Brain Behav Immun. 2011, 25(8):1582-91 PubMed

Irene RE Taravini, Mariela Chertoff, Eduardo G Cafferata, José Courty, Gustavo M Murer, Fernando J Pitossi* y Oscar S Gershanik*. * contribución similar. Pleiotrophin over-expression provides trophic support to dopaminergic neurons in parkinsonian rats Molecular Neurodegeneration, 2011;6(1):40. PubMed

Clara García Samartino, M. Victoria Delpino, Clara Pott Godoy, María Silvia Di Genaro, Karina A. Pasquevich, Astrid Zwerdling, Paula Barrionuevo, Patricia Mathieu, Juliana Cassataro, Fernando J. Pitossi y Guillermo H. Giambartolomei. Brucella abortus Induces The Secretion of Pro-inflammatory Mediators From Glial Cells Leading to Astrocyte Apoptosis. American Journal of Pathology, 2010, 176(3):1323-38. PubMed

Lucchina L, Carola V, Pitossi F, Depino AM. Evaluating the interaction between early postnatal inflammation and maternal care in the programming of adult anxiety and depression related behaviors. Behav Brain Res. 2010;213(1):56-65. PubMed

Taylor PL, Barker RA, Blume KG, Cattaneo E, Colman A, Deng H, Edgar H, Fox IJ, Gerstle C, Goldstein LS, High KA, Lyall A, Parkman R, Pitossi FJ, Prentice ED, Rooke HM, Sipp DA, Srivastava A, Stayn S, Steinberg GK, Wagers AJ, Weissman IL. Patients beware: commercialized stem cell treatments on the web. Cell Stem Cell. 2010 Jul 2;7(1):43-9. Artículo publicado como resultado del trabajo del Grupo de Trabajo de la International Society for Stem Cell Research (ISSCR) sobre terapias no aprobadas utilizando células madre (turismo de células madre). Como consecuencia de esa labor, se generó una página web (www.closerlookatstemcells.org) para ayudar a la población a informarse sobre nuevos tratamientos utilizando células madre. PubMed

Garciarena, M., Depino, A., Pitossi, F.J. Prenatal inflammation impairs adult neurogenesis and memory related behavior through persistent hippocampal TGFb1 downregulation.  Brain Behav Imm. (en prensa). PubMed

De Lella Ezcurra, A.L., Chertoff, M., Graciarena, M., Ferrari, C., Pitossi, F.J. Chronic expresión of low levels of Tumor necrosis factor alpha in the substantia nigra elicits progressive neurodegeneration delayed motor symptoms and microglia/macrophage activation.  Neurobiol Dis. 37: 630-640 (2010).     PubMed

Mathieu, P., Battista, D., Depino, A., Roca, V., Pitossi, F.J. The more you have, the less you get: the functional role of inflammation on neuronal differentiation of endogenous and transplanted neural stem cells in the adult brain.  J Neurochem. 112: 1368-1385 (2010).     PubMed

Pott Godoy, M.C., Ferrari, C.C., Pitossi, F.J. Nigral neurodegeneration triggered by striatal AdlL-1 administration can be exacerbated by systemic expression.  J Neuroimmunol. 222: 29-39 (2010).     PubMed

Mathieu P, Piantanida AP, Pitossi F*. * autor correspondiente. Chronic expression of transforming growth factor-beta enhances adult neurogenesis. Neuroimmunomodulation. 2010;17(3):200-1. PubMed

Chertoff M, Di Paolo N, Schoeneberg A, Depino A, Ferrari C, Wurst W, Pfizenmaier K, Eisel U, Pitossi F*. * autor correspondiente.. Neuroprotective and neurodegenerative effects of the chronic expression of tumor necrosis factor α in the nigrostriatal dopaminergic circuit of adult mice. Exp Neurol. 2011 Feb;227(2):237-51. PubMed

Pott Godoy, M.C., Tarelli, R., Ferrari, C.C., Sarchi, M.I.S., Pitossi, F.J. Central and systemic IL-1 exacerbates neurodegeneration and motor symptoms in a model of Parkinson’s disease.  Brain. 131: 1880-1894 (2008).    PubMed

Battista, D., Ferrari, C.C., Gage, F.H., Pitossi, F.J. Neurogenic niche modulation by activated microglia: transforming growth factor beta increases neurogenesis in the adult dentate gyrus. Eur. J. Neurosci. 23: 83-93 (2006).     PubMed

Ferrari, C.C., Depino, A.M., Prada, F., Muraro, N., Campbell, S., Podhajcer, O.L., Perry, V.H., Anthony, D.C.,Pitossi, F.J. Reversible demyelination, blood-brain barrier breakdown, and pronounced neutrophil recruitment induced by chronic IL-1 expression in the brain. Am. J. Pathol. 165: 1827-1837 (2004).     PubMed

M. Kolb, P. J. Margetts, D. C. Anthony, F. Pitossi y J. Gauldie, Transient expression of IL-1 beta induces acute lung injury and chronic repair leading to pulmonary fibrosis.(2001). J. of Clinical Investigation, 107, 12, p. 1529- 1536. PubMed

H. Schneider, F. Pitossi, D. Balschun, A. Wagner, A. del Rey, y H.O. Besedovsky ,neuromodulatory role of interleukin-1 beta in the hippocampus. (1998) Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 95, 7778-7783. PubMed

Pitossi, F.J., Blank, A., Schröder, A., Schwarz, A., Hüssi, P. Schwemmle, M., Pavlovic, J., Staeheli, P. A functional GTP-binding motif is necessary for antiviral activity of Mx proteins.  J Virol. 67: 6726-6732 (1993).     PubMed

P. Jones, T. Jakubowicz, F. Pitossi, F. Maurer y B. Hemmings. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (1991).Molecular cloning and identification of a serine-threonine protein kinase of the 2nd. messanger subfamily. Vol 88, No 10, págs.: 4171-4175. PubMed

---

---

---

---

---

---

---

---

---