Abstract
Obiettivo del progetto è di colmare le lacune attuali sulle conoscenze delle patologie da deficit del COL6, ponendo l’attenzione su due meccanismi principali recentemente caratterizzati, frutto di precedenti studi del nostro gruppo: l’asse COL6/ANTXR2 e la sensibilità meccanica del complesso del ciglio primario (PC). In particolare, questo progetto studierà le modalità di trasduzione del segnale intracellulare caratterizzando ANTXR2 in cellule satelliti (SCs); sarà inoltre analizzato il contributo del ciglio primario nel mediare i segnali relativi al COL6 in tenociti e cellule miogeniche, così come la loro risposta a stress meccanici. Verrà inoltre analizzato l’impatto dei difetti del COL 6 su motilità ed autofagia, meccanismi colletati al ciglio primario. Una parte significativa del progetto prevede l’analisi di campioni tissutali di pazienti con mutazioni del COL 6, con la finalità di poter identificare in futuro nuovi target di terapia. FASE DI AVANZAMENTO DEL PROGETTO: In questi anni di svolgimento, l’unità di ricerca di cui è responsabile il Prof. Faldini ha effettuato studi su biopsie muscolari e colture cellulari di periciti prelevati da pazienti affetti da malattie da deficit di COL 6, evidenziando una ridotta copertura dei vasi da parte dei periciti e un ispessimento delle membrane basali. Esperimenti in vitro hanno dimostrato che i periciti dei pazienti presentavano una distribuzione del COL 6 disorganizzata e un'interazione compromessa con il recettore NG2, con conseguente blocco della proliferazione e mantenimento di uno stato di quiescenza cellulare. Riguardo al legame COL 6-NG2 abbiamo evidenziato che l’alterazione di questo legame in pazienti affetti da malattie da deficit di COL 6 ha un ruolo cruciale nella regolazione della rigenerazione muscolare. PUBBLICAZIONI: • Myopathic Ehlers-Danlos Syndrome (mEDS) Related to COL12A1: Two Novel Families and Literature Review. Merlini L, Sabatelli P, Cenni V, Zanobio M, Di Martino A, Traina F, Faldini C, Nigro V, Torella A.Int J Mol Sci. 2025 Jun 4;26(11):5387. doi: 10.3390/ijms26115387. PRESENTAZIONE A CONGRESSI: • Presentazione dei risultati ottenuti all’8^ Congresso sulle Miopatie da deficit del Collagene VI (Bologna 19 ottobre 2024), e al 1st World COL6 myopathy day (6 Giugno 2025), in qualita di "invited speaker". • Partecipazione all' 8th Internation Congress of Myology (Paris 22-25 Aprile 2024) con un poster dal titolo: Mechanoresponse of tendon-derived cells is affected by collagen VI mutations. COINVOLGIMENTO DI STAKEHOLDERS: • Sono state attivate tavole rotonde coi pazienti affetti da patologie da deficit del COL6, ed una collaborazione con l'associazione COL6Italia per la stesura di alcuni articoli pubblicati sul loro giornale ufficiale.
Risultati raggiunti
Questo progetto è stato condotto da tre unità di ricerca: l’Università di Bologna (UNIBO), l’Università di Padova (UNIPD) e il CNR. L’obiettivo generale è stato lo studio dei meccanismi cellulari e molecolari in cellule muscolari e tendinee derivate da pazienti affetti da distrofie muscolari correlate al deficit di collagene VI (COL6-RM), e l’analisi del ruolo del collagene VI nei processi rigenerativi di cellule perivascolari (periciti). L’Unità UNIBO è stata coordinata dal Prof. Cesare Faldini e ha coinvolto la Prof.ssa Camilla Evangelisti ed il Prof. Alberto Di Martino. All’interno della I Clinica Ortopedica dell’IRCCS-Istituto Ortopedico Rizzoli di Bologna, diretta dal Prof. Cesare Faldini, sono stati reclutati pazienti ai quali sono stati effettuati prelievi di materiale bioptico, le cui cellule sono state messe in colture per effettuare le analisi cellulari e molecolari. Inoltre, l’Unità UNIBO, mediante le analisi condotte dalla Prof.ssa Evangelisti all’interno del Centro di Anatomia Clinica e Chirurgica Sperimentale e Molecolare diretto dalla Prof.ssa Lucia Manzoli, ha studiato il ruolo dei periciti, evidenziando un’alterata capacità rigenerativa nei pazienti affetti da COL6-RM. I periciti sono risultati correttamente localizzati rispetto all’endotelio, ma hanno mostrato una ridotta capacità di estendere processi citoplasmatici e di stabilire contatti funzionali, con conseguente indebolimento della copertura vascolare. Tale alterazione è risultata associata a ispessimento della membrana basale capillare, potenzialmente rilevante per la compromissione della perfusione e della risposta riparativa tissutale. In vitro, i periciti derivati da pazienti hanno mostrato ridotta deposizione e organizzazione del collagene VI nella matrice extracellulare, con alterazione della rete microfibrillare e della sua interazione con il proteoglicano NG2. Questa disfunzione è stata associata a ridotta proliferazione e aumento dei marcatori di quiescenza, suggerendo uno shift verso uno stato funzionalmente meno attivo. Parallelamente, l’unità UNIPD ha analizzato il ruolo di Antxr2 nelle cellule satelliti muscolari. Analisi di single-nucleus RNA sequencing hanno mostrato che Antxr2 è espresso in cellule quiescenti, caratterizzate da una signature molecolare tipica dello stato di riposo, mentre livelli più bassi si associano a programmi di differenziazione. Durante l’attivazione rigenerativa, ANTXR2 è risultato down-regolato, suggerendo un ruolo nel mantenimento della quiescenza. Un modello murino con delezione condizionale del gene ANTXR2 ha infatti evidenziato in cellule satelliti un’uscita dallo stato di quiescenza, con aumento delle dimensioni cellulari, riduzione dei markers di staminalità e alterazioni morfologiche. Nonostante una maggiore attivazione proliferativa, la rigenerazione muscolare risultava compromessa, con ritardo nella formazione delle fibre e ridotto recupero funzionale. Inoltre, la riduzione di Antxr2 era in grado di compromettere la differenziazione miogenica, suggerendo un ruolo conservato tra specie umana e murina. Dai risultati ottenuti, Antxr2 emerge come regolatore chiave dell’equilibrio tra quiescenza, attivazione e differenziazione delle cellule staminali muscolari. L’unità CNR si è occupata dello studio della relazione tra ciglio primario e risposta meccanica in cellule tendinee e muscolari derivate da pazienti COL6-RM. Tali cellule hanno mostrato alterazioni strutturali delle ciglia e una risposta meccanica compromessa, con difetti nei pathways di Hedgehog, delle MAPK e di YAP. È stata inoltre osservata una disorganizzazione dei segnali extracellulari legati al collagene VI e ai ligandi Hedgehog, indicando un’alterata comunicazione matrice-cellula. Le cellule patologiche non erano in grado di rispondere correttamente allo stimolo meccanico, con difetti soprattutto nell’orientamento e nella polarità migratoria. Un aspetto rilevante ha riguardato il legame tra ciglio primario e autofagia: nelle cellule tendinee prelevate da pazienti affetti da COL6_RM; infatti, si è osservata una ridotta attivazione dell’autofagia sia in condizioni di stress metabolico sia in risposta alla rapamicina, un inibitore allosterico di mTOR, indicando quindi una disfunzione dell’asse mTOR-autofagia. Nelle cellule tendinee era inoltre attivata la via dello stress del reticolo endoplasmatico, verosimilmente associato all’accumulo di collagene VI mutato, e si aveva una alterazione di espressione di proteine della matrice extracellulare, di recettori di membrana e di metalloproteasi. In conclusione, il progetto ha evidenziato un ruolo integrato di Antxr2, ciglio primario e collagene VI nella regolazione della quiescenza, dell’attivazione e della rigenerazione dei periciti, delle cellule muscolari e tendinee, offrendo nuove prospettive per la comprensione delle distrofie correlate al collagene VI. I risultati ottenuti sono stati pubblicati nei seguenti studi: 1. Moriggi M. et al., IJMS, 10.3390/ijms25137118 2. Fazio A. et al., BBADIS, 10.1016/j.bbadis.2025.168012 3. Merlini L. et al., IJMS, 10.3390/ijms26115387 4. Sabatelli P. et al., IJMS, 10.3390/ijms262412014 5. Metti S et al., BioRxiv, 10.1101/2025.09.11.675515Dettagli del progetto
Responsabile scientifico: Cesare Faldini
Strutture Unibo coinvolte:
Dipartimento di Scienze Biomediche e Neuromotorie
Coordinatore:
Università degli Studi di PADOVA(Italy)
Contributo totale Unibo: Euro (EUR) 47.271,00
Durata del progetto in mesi: 24
Data di inizio
28/09/2023
Data di fine:
28/02/2026
