Modulazione farmacologica della transizione epitelio-mesenchimale indotta da TGF-β1 e da un cocktail fibrotico in sferoidi di cellule A549

The epithelial-mesenchymal transition (EMT) is a complex biological process involved in the tissue remodeling of idiopathic pulmonary fibrosis. EMT is induced by inflammatory and profibrotic mediators, among which TGF-β1 plays a key role. EMT entails morphological modifications (reduction in roundness, increase in cell length) and molecular changes (decreased expression of E-cadherin and increased expression of alpha-smooth muscle actin (α-SMA) and collagen I (COL1A1)), associated with an increase in cell motility. This study analyzes the biological activity of TGF-β1 and a fibrotic cocktail (FC) in 3D spheroids of A549 alveolar epithelial cells. Morphological and migratory changes were evaluated by digital microscopy; the expression of E-cadherin, α-SMA, and COL1A1 was analyzed through RT-qPCR and immunofluorescence. The effects of TGF-β1 and FC were pharmacologically characterized using the selective TGF-βRI receptor inhibitor SB-525334 and the drug Nintedanib, which is approved for the treatment of idiopathic pulmonary fibrosis. TGF-β1 and FC promote the loss of the epithelial phenotype, reducing roundness and E-cadherin expression; furthermore, both promote migration, cell length, and the increase of α-SMA and COL1A1. SB-525334 completely prevents the reduction of E-cadherin and the loss of roundness induced by TGF-β1 and FC, proving to be more effective than Nintedanib, which counteracts them partially. SB-525334 and Nintedanib similarly inhibit the increase in α-SMA, COL1A1, and cell migration induced by TGF-β1 and FC. Overall, this study proposes a robust three-dimensional preclinical model for the pharmacological characterization of substances capable of inducing EMT and, above all, for the identification of novel inhibitors of this process, with potential application aimed at developing innovative therapies for idiopathic pulmonary fibrosis.

La transizione epitelio-mesenchimale (EMT) è un complesso processo biologico coinvolto nel rimodellamento tissutale della fibrosi idiopatica polmonare. L’EMT è indotta da mediatori infiammatori e profibrotici, tra i quali riveste particolare importanza TGF-β1. L’EMT comporta modificazioni morfologiche (riduzione della rotondità, allungamento cellulare) e molecolari (diminuzione dell’espressione di E-caderina e aumento di alfa-actina della muscolatura liscia (α-SMA) e collagene I (COL1A1)), associate ad aumento della motilità cellulare. Questo studio analizza l’attività biologica di TGF-β1 e di un cocktail fibrotico (FC) in sferoidi 3D di cellule epiteliali alveolari A549. I cambiamenti morfologici e migratori sono stati valutati mediante microscopia digitale; l’espressione di E-caderina, α-SMA e COL1A1 è stata analizzata tramite RT-qPCR e immunofluorescenza. Gli effetti di TGF-β1 e FC sono stati caratterizzati farmacologicamente tramite uso dell’inibitore selettivo del recettore TGF-βRI SB-525334 e del farmaco Nintedanib, approvato per il trattamento della fibrosi idiopatica polmonare. TGF-β1 e FC promuovono la perdita del fenotipo epiteliale, riducendo rotondità ed espressione di E-caderina; entrambi favoriscono inoltre migrazione, allungamento e aumento di α-SMA e COL1A1. SB-525334 previene completamente la riduzione di E-caderina e la perdita di rotondità indotte da TGF-βI e FC, risultando più efficace di Nintedanib, che agisce parzialmente. SB-525334 e Nintedanib inibiscono in modo simile l’incremento di α-SMA, COL1A1 e la migrazione cellulare indotte da TGF-β1 e FC. Nel complesso, questo studio propone un modello preclinico tridimensionale robusto per la caratterizzazione farmacologica di sostanze in grado di indurre l'EMT e, soprattutto, per l'identificazione di nuovi inibitori di questo processo, con potenziale applicazione nello sviluppo di terapie innovative per la fibrosi idiopatica polmonare.