Storia

articolo postato il: 2013-04-30 11:38:54

La comunità scientifica di Pavia ha iniziato a studiare le amiloidosi all`inizio degli anni ottanta. I primi studi furono ispirati dalla collaborazione con il medico e scienziato americano Elliott Osserman, che svolgeva la propria attività clinica e di ricerca presso la Columbia University di New York. L`esperienza di Giampaolo Merlini e Vittorio Bellotti nel laboratorio americano fu trasferita a Pavia, dove presso l`Istituto di Clinica Medica era già vivissimo un moderno approccio molecolare alle malattie per merito di ematologi di grande valore quali Edoardo Storti, Sergio Perugini ed Edoardo Ascari. L`amiloidosi, allora quasi sconosciuta in Italia, appariva già una malattia di elevata complessità che poteva essere affrontata solo con un approccio multidisciplinare che vedesse insieme medicina e scienze di base. La collaborazione con Giuseppina Ferri dell`Istituto di Biochimica rese possibile questo approccio integrato alla malattia, che ancora oggi perseguiamo.

Il lavoro svolto a Pavia sulle malattie amiloidi in quasi trent`anni è il prodotto delle energie, della intelligenza e della passione di tanti medici e ricercatori, alcuni ancora attivi in questo settore, altri che si sono ora trasferiti su altri campi e in altri luoghi. Lo stimolo principale per la nostra attività trova la sua motivazione più profonda nel cercare risposte per i pazienti affetti dalla malattia e per le loro famiglie. E` nato così il Centro per lo Studio delle Amiloidosi, impegnato ad offrire ai pazienti le diagnosi più precise e le cure più appropriate, e si è sviluppata un`intensa attività di ricerca sperimentale all`interno dell`Istituto di Biochimica e del laboratorio di Biotecnologie. La nostra attività è stato un processo lento di accumulo di conoscenze che, quasi senza che ce ne accorgessimo, ha cambiato il nostro sguardo sulla malattia. Un percorso lungo, non finito, che ricordiamo con alcune date in cui le nostre convinzioni si sono aperte alla discussione della comunità scientifica internazionale

1989 

Il gruppo di Pavia identifica specifiche anomalie nella struttura primaria di una catena leggera immunoglobulinica responsabile di amiloidosi articolare. Per la prima volta si ipotizza che queste mutazioni possano essere correlate ad una alterazione della stabilità di folding della proteina, che predispone la proteina all`aggregazione fibrillare. Fu questo il primo esempio di fruttuosa collaborazione scientifica tra clinica e biochimica a Pavia su questa malattia.

Structural characterization of kappa II Inc, a new amyloid immunoglobulin. 

Ferri G, Stoppini M, Iadarola P, Bellotti V, Merlini G. 

Biochim Biophys Acta. 1989 Apr 6;995(2):103-8.

1995 

Il gruppo di ricerca che in quel momento lavorava nella Clinica Medica II del Policlinico S. Matteo dimostra che un analogo della doxorubicina ha la capacità di indurre il riassorbimento dei depositi amiloidi in un paziente affetto da amiloidosi AL. Partendo dall`osservazione clinica si dimostra che il farmaco è un potente inibitore dell`amiloidogenesi e questo farmaco ha rappresentato negli anni successivi il prototipo di molti inibitori dell`aggregazione amiloide. 

Interaction of the anthracycline 4`-iodo-4`-deoxydoxorubicin with amyloid fibrils: inhibition of amyloidogenesis.

Merlini G, Ascari E, Amboldi N, Bellotti V, Arbustini E, Perfetti V, Ferrari M, Zorzoli I, Marinone MG, Garini P, et al.  

Proc Natl Acad Sci U S A. 1995 Mar 28;92(7):2959-63.

1997

In collaborazione con il "Centre for Amyloidosis and Acute Phase Proteins" presso l`UCL di Londra viene scoperto il difetto termodinamico che predispone le proteine globulari a formare fibre amiloidi. I dati riguardanti le modificazioni della dinamica di folding di varianti amiloidogeniche del lisozima umano vengono pubblicati su "Nature". Sullo stesso numero della rivista, il premio Nobel Max Perutz, commenta il nostro articolo in un suo editoriale affermando che queste proteine sono come "camaleonti" (Amyloid fibrils. Mutations make enzyme polymerize. Perutz MF. Nature. 1997;385(6619):773, 775).

Instability, unfolding and aggregation of human lysozyme variants underlying amyloid fibrillogenesis.

Booth DR, Sunde M, Bellotti V, Robinson CV, Hawkins PN, Dobson CM, Radford SE, Blake CC, Pepys MB. 
Nature. 1997 Feb 27;385(6619):787-9 


1999 

Viene identificata una nuova mutazione amiloidogenica nell`apolipoproteina A-I. Lo studio molecolare rivela un meccanismo nuovo di formazione delle fibre amiloidi che riguarda le apolipoproteine "natively unfolded".

The new apolipoprotein A-I variant leu(174) --> Ser causes hereditary cardiac amyloidosis, and the amyloid fibrils are constituted by the 93-residue N-terminal polypeptide. 

Obici L, Bellotti V, Mangione P, Stoppini M, Arbustini E, Verga L, Zorzoli I, Anesi E, Zanotti G, Campana C, Viganò M, Merlini G 

Am J Pathol. 1999 Sep;155(3):695-702.

2000


Viene dimostrato che la mancanza di sei amminoacidi N-terminali della β2-microglobulina (la proteina responsabile dello sviluppo dell`amiloidosi nei pazienti emodializzati) potenzia enormemente la sua amiloidogenicità.

Removal of the N-terminal hexapeptide from human beta2-microglobulin facilitates protein aggregation and fibril formation.

Esposito G, Michelutti R, Verdone G, Viglino P, Hernàndez H, Robinson CV, Amoresano A, Dal Piaz F, Monti M, Pucci P, Mangione P, Stoppini M, Merlini G, Ferri G, Bellotti V. 
Protein Sci. 2000 May;9(5):831-45.

2004 

Viene pubblicata sulla prestigiosa rivista di medicina: The New England Journal of Medicine, una dettagliata review sui meccanismi molecolari delle amiloidosi.

Molecular mechanisms of amyloidosis. 

Merlini G, Bellotti V. 

N Engl J Med. 2003 Aug 7;349(6):583-96

2006

In collaborazione con il "Centre for Amyloidosis and Acute Phase Proteins" viene scoperta una molecola capace di inibire una pentrassina che rappresenta un importante fattore di rischio per le malattie cardiovascolari: la proteina C-reattiva, una proteina della fase acuta responsabile dell`attivazione del complemento.

Targeting C-reactive protein for the treatment of cardiovascular disease. 

Pepys MB, Hirschfield GM, Tennent GA, Gallimore JR, Kahan MC, Bellotti V, Hawkins PN, Myers RM, Smith MD, Polara A, Cobb AJ, Ley SV, Aquilina JA, Robinson CV, Sharif I, Gray GA, Sabin CA, Jenvey MC, Kolstoe SE, Thompson D, Wood SP. 

Nature. 2006 Apr 27;440(7088):1217-21.

2010 

In collaborazione con il "Centre for Amyloidosis and Acute Phase Proteins" si dimostra che anticorpi monoclonali anti SAP (serum amyloid P, una pentrassina plasmatica presente in tutti i depositi amiloidi) possono curare l`amiloidosi in un modello animale.

Antibodies to human serum amyloid P component eliminate visceral amyloid deposits. 

Bodin K, Ellmerich S, Kahan MC, Tennent GA, Loesch A, Gilbertson JA, Hutchinson WL, Mangione PP, Gallimore JR, Millar DJ, Minogue S, Dhillon AP, Taylor GW, Bradwell AR, Petrie A, Gillmore JD, Bellotti V, Botto M, Hawkins PN, Pepys MB. 

Nature. 2010 Nov 4;468(7320):93-7.

In collaborazione con i ricercatori del "Centre for Amyloidosis and Acute Phase Proteins" si scopre un potente inibitore della fibrillogenesi della transtiretina e inizia un`intensa collaborazione con la multinazionale farmaceutica GSK (GlaxoSmithKline).

Trapping of palindromic ligands within native transthyretin prevents amyloid formation. 

Kolstoe SE, Mangione PP, Bellotti V, Taylor GW, Tennent GA, Deroo S, Morrison AJ, Cobb AJ, Coyne A, McCammon MG, Warner TD, Mitchell J, Gill R, Smith MD, Ley SV, Robinson CV, Wood SP, Pepys MB. 

Proc Natl Acad Sci U S A. 2010 Nov 23;107(47):20483-8. 

2011

Si dimostra che un analogo della tetraciclina: la doxiciclina, è capace di inibire la fibrillogenesi della β2-microglobulina in vitro e viene avviato uno studio clinico su pazienti affetti da amiloidosi correlata all`emodialisi (DRA). L`identificazione di questo farmaco puo` considerarsi un frutto, forse tardivo, ma diretto, della prima osservazione del 1995 sull`effetto anti-fibrillogenico della iododoxorubicina.

Effect of tetracyclines on the dynamics of formation and destructuration of b2-microglobulin amyloid fibrils. 

Giorgetti S, Raimondi S, Pagano K, Relini A, Bucciantini M, Corazza A, Fogolari F, Codutti L, Salmona M, Mangione P, Colombo L, De Luigi A, Porcari R, Gliozzi A, Stefani M, Esposito G, Bellotti V, Stoppini M. 

J Biol Chem. 2011 Jan 21;286(3):2121-31

2012 

Viene scoperta e caratterizzata una nuova forma di amiloidosi sistemica ereditaria causata da una mutazione puntiforme nel gene della β2-microglobulina. Il meccanismo di formazione delle fibrille amiloidi in vitro è governato da forze che si possono ritrovare a livello degli spazi interstiziali dei tessuti. Ci si avvicina a scoprire i meccanismi di amiloidogenesi che causano la malattia nell`uomo.

Hereditary Systemic Amyloidosis Due to Asp76Asn Variant β2-Microglobulin.

Valleix S, Gillmore JD, Bridoux F, Mangione P, Dogan A, Nedelec B., Boimard M, Touchard G, Goujon JM, Lacombe C, Lozeron P, Adams D, Lacroix C, Maisonobe T, Bordeneuve V, Vrana JA, Theis JD, Giorgetti S, Porcari P, Ricagno S, Bolognesi M, Stoppini M, Delpech M, Pepys MB, Hawkins PN, Bellotti V.

N Engl J Med 2012; 366:2276-2283

2013

Prosegue la caratterizzazione delle forze che “in vivo” possono causare la parziale denaturazione delle proteine amiloidi. In collaborazione con fisici e chimici vengono quantificate le forze di denaturazione che sono generate dal flusso turbolento di un liquido fisiologico che scorre su una superficie idrofobica. Queste sono forze sufficienti a spiegare la conversione fibrillare delle proteine amiloidogeniche in vivo nell’uomo.

Structure, folding dynamics, and amyloidogenesis of D76N β2-microglobulin: roles of shear flow, hydrophobic surfaces, and α-crystallin.

Mangione PP, Esposito G, Relini A, Raimondi S, Porcari R, Giorgetti S, Corazza A, Fogolari F, Penco A, Goto Y, Lee YH, Yagi H, Cecconi C, Naqvi MM, Gillmore JD, Hawkins PN, Chiti F, Rolandi R, Taylor GW, Pepys MB, Stoppini M, Bellotti V.

J Biol Chem. 2013 Oct 25;288(43):30917-30.

2014

Viene scoperta presso il National Amyloidosis Centre di Londra una nuova mutazione della transtiretina (Ser52Pro) che rappresenta una delle varianti più aggressive finora descritte e che causa una grave amiloidosi cardiaca. Studiando questa variante rara si scopre che un taglio proteolitico molto selettivo può innescare il processo amiloide molto rapidamente e in condizioni fisiologiche. Iniziano gli studi per capire se questo fenomeno sia di impatto generale e sia valido anche per altre varianti e la proteina wild type.

Proteolytic cleavage of Ser52Pro variant transthyretin triggers its amyloid fibrillogenesis.

Mangione PP, Porcari R, Gillmore JD, Pucci P, Monti M, Porcari M, Giorgetti S, Marchese L, Raimondi S, Serpell LC, Chen W, Relini A, Marcoux J, Clatworthy IR, Taylor GW, Tennent GA, Robinson CV, Hawkins PN, Stoppini M, Wood SP, Pepys MB, Bellotti V.

Proc Natl Acad Sci U S A. 2014 Jan 28;111(4):1539-44.

2015

Viene pubblicata sul Journal Biological Chemistry una mini-review di Monica Stoppini e Vittorio Bellotti, che ripercorre i passaggi più importanti della ricerca sulle basi molecolari dell’amiloidosi da β2-microglobulina, da quando il Prof. Geyo identificò la proteina nei depositi dei pazienti sottoposti ad emodialisi.

Systemic Amyloidosis: Lessons from β2-Microglobulin.

Stoppini M, Bellotti V.

J Biol Chem. 2015 Apr 17;290(16):9951-9958

2016

La nostra pubblicazione, su Nature Communication, riguardante la descrizione biomolecolare della prima variante amiloidogenica di apoCIII, conferma l’importanza di continuare a studiare con grande attenzione il materiale patologico naturale isolato da biopsie di pazienti.  La ricerca sperimentale sull’amiloidosi non può prescindere dal dato clinico patologico e si conferma quindi l’importanza strategica di centri come il National Amyloidosis Centre di Londra dove Assistenza, Ricerca Clinica e Ricerca Sperimentale si muovono in parallelo e si alimentano reciprocamente. A rafforzare questo concetto si registra il consenso  che ha ricevuto, al congresso di Uppsala, (https://akkonferens.slu.se/isaamyloid2016/scientific-program) la nostra  teoria sul meccanismo mecano-enzimatico della fibrillogenesi della Transtiretina. Nuovi dati, d’imminente pubblicazione, potranno contribuire sostanzialmente a capire la storia naturale della malattia e a offrire bersagli terapeutici più precisi di quelli attualmente conosciuti.

D25V apolipoprotein C-III variant causes dominant hereditary systemic amyloidosis and confers cardiovascular protective lipoprotein profile.

Valleix S, Verona G, Jourde-Chiche N, Nédelec B, Mangione PP, Bridoux F, Mangé A, Dogan A, Goujon JM, Lhomme M, Dauteuille C, Chabert M, Porcari R, Waudby CA, Relini A, Talmud PJ, Kovrov O, Olivecrona G, Stoppini M, Christodoulou J, Hawkins PN, Grateau G, Delpech M, Kontush A, Gillmore JD, Kalopissis AD, Bellotti V.

Nat Commun. 2016 Jan 21;7:10353.