Giuseppe Castaldo
Fibrosi Cistica: dall’analisi genetica allo sviluppo di approcci terapeutici

Giuseppe Castaldo

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giuseppe.castaldo@unina.it
Biosketch

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Professore ordinario di Scienze Tecniche di Medicina di Laboratorio (MED/46), presso la Scuola di Medicina e Chirurgia dell’Università di Napoli Federico II.

Responsabile del Laboratorio di ricerca, presso il CEINGE-Biotecnologie avanzate, che si occupa dello studio di patologie genetiche quali la Fibrosi Cistica, l’Emofilia, la Trombosi periferica ereditaria, le diarree congenite etc. Autore di circa 160 articoli pubblicati su riviste scientifiche internazionali, il Prof. G. Castaldo partecipa attivamente come relatore e/o moderatore in vari Congressi Internazionali e Nazionali nel campo della Biochimica Clinica e Biologia Molecolare Clinica. Inoltre, è stato coordinatore in numerosi studi di ricerca finanzianti da progetti internazionali, nazionali e regionali. Durante la propria attività ha frequentato rilevanti Istituzioni universitarie straniere quali l'Università di Nancy, il Baylor College of Medicine a Houston, il Dipartimento di Biochimica e Genetica Molecolare dell'Università di Parigi etc.

Lo scopo principale della sua attività di ricerca è di sviluppare nuove tecniche analitiche utili nello studio della genetica ed epigenetica (metilazione e miRNA) in relazione a patologie umane. In particolare, negli ultimi anni, il laboratorio si è dedicato allo sviluppo di un modello cellulare “ex vivo” per lo studio funzionale della proteina CFTR (Cystic Fibrosis Transmembrane Conductance Regulator) prelevando cellule direttamente da epitelio nasale dei pazienti.

Ricerca

La Fibrosi Cistica (FC) è la più comune e letale malattia autosomica recessiva tra la popolazione caucasica, con un’incidenza di 1:2500-3000 nati vivi. La patologia è dovuta all’alterazione del trasporto salino attraverso la porzione apicale delle cellule epiteliali di vari organi, come pancreas, polmoni, intestino, gonadi maschili, e fegato. Il gene Cystic Fibrosis Transmembrane Conductance Regulator (CFTR), che causa la patologia, è stato clonato nel 1989. Oggi, grazie all’analisi molecolare delle sole regioni codificanti del gene CFTR è possibile identificare mutazioni in circa il 95-97% degli alleli. La Fibrosi Cistica presenta un fenotipo clinico molto eterogeneo e le complicazioni patologiche a livello polmonare, epatico e gastrointestinali possono risultare estremamente variabili in pazienti che presentano la stessa mutazione ed anche in coppie di fratelli.

Noi ipotizziamo che mutazioni causative di FC o varianti genetiche che influenzano la variabilità clinica della malattia possono risiedere in regioni non codificanti del gene CFTR (regioni introniche, regioni 5’- 3’ UTR, regioni del promotore, etc). Inoltre, è stato recentemente osservato che altre proteine canale codificate dai geni della famiglia SLC26 interagiscono con CFTR aumentando la sua attività di trasportatore del cloro. Quindi, varianti in questi geni potrebbero agire come mutazioni causative di FC o contribuire a modularne il fenotipo clinico.

Ad oggi, sono note circa 2000 varianti nel gene CFTR, di cui non è chiaro, per molte di queste, il loro effetto patogenetico, specialmente per quelle missenso. La situazione è più complicata in caso di mutazioni rare o nuove; soprattutto nelle consulenze genetiche come nel caso delle diagnosi prenatali. Inoltre, la possibilità di utilizzare nuove terapie mutazione-specifiche è strettamente correlata alla risposta del paziente. Per tutti questi motivi, nell’ottica di una medicina personalizzata, negli ultimi anni, il laboratorio si è dedicato allo sviluppo di un modello cellulare “ex vivo”, prelevando il campione di cellule direttamente dal paziente, allo scopo di coadiuvare la diagnosi molecolare e la scelta terapeutica. L’utilizzo del modello “ex-vivo” di cellule epiteliali nasali (HNECs) è un importante e valido strumento di ricerca e di diagnosi nello studio della Fibrosi Cistica sia per verificare la patogenicità di una variante genica sia per determinare la responsività dei pazienti a specifici farmaci, evitando terapie costose, inutili e/o dannose per il paziente (Di Lullo et. Al., 2017, Amato et. al., 2019).

Linee di Ricerca
  1.  Fibrosi Cistica: caratterizzazione di nuove varianti geniche nel gene CFTR e geni correlate.
  2.  Un nuovo approccio ex vivo per l’analisi funzionale della proteina CFTR
Gruppo di Ricerca
  • Federica Zarrilli (Professore Associato)
  • Felice Amato (Ricercatore)
  • Marika Comegna (Ricercatore)
  • Antonella Miriam Di Lullo (Ricercatore)
  • Ausilia Elce (Ricercatore)
  • Monica Gelzo (Contrattista)
  • Gustavo Cernera (Contrattista)
Le pubblicazioni più rilevanti
  1. Amato, F., Scudieri, P., Tomati, V., Comegna, M., Maietta, S., Manzoni, F., Di Lullo, A.M., De Wachter E., Vanderhelst E., Terlizzi V., Braggion C., Castaldo G., Galietta, L. J. V. (2019). Two CFTR mutations within codon 970 differently impact on the chloride channel functionality. Human Mutation, (February), 1–7.

 

  1. Terlizzi, V., Castaldo, G., Salvatore, D., Lucarelli, M., Raia, V., Angioni, A., Carnovale, V., Cirilli, N., Casciaro, R., Colombo, C., Di Lullo, A.M., Comegna, M., …  Zarrilli, F., Amato, F. (2017). Genotype-phenotype correlation and functional studies in patients with cystic fibrosis bearing CFTR complex alleles. Journal of Medical Genetics, 54(4), 224–235.

 

  1. Amato, F., Seia, M., Giordano, S., Elce, A., Zarrilli, F., Castaldo, G., & Tomaiuolo, R. (2013). Gene Mutation in MicroRNA Target Sites of CFTR Gene: A Novel Pathogenetic Mechanism in Cystic Fibrosis? PLoS ONE, 8(3), 4–9.

 

  1. Bartlett JR1, Friedman KJLing SCPace RGBell SC, Bourke B, Castaldo G, … Gene Modifier Study Group (2009) Genetic modifiers of liver disease in cystic fibrosis. JAMA. 2009 Sep 9;302(10):1076-83.

 

  1. Berni Canani, R., Terrin, G., Cirillo, P., Castaldo, G., Salvatore, F., Cardillo, G., Coruzzo, A., Troncone, R. (2004) Butyrate as an effective treatment of congenital chloride diarrhea. Gastroenterology. 2004 Aug;127(2):630-4.