ITB

Responsabile: Sabino Liuni

Indirizzo: c/o Area di Ricerca di Bari Via Amendola, 122/D – 70126 BARI BA Puglia
Tel.: 080 5929667 – 080 5929680
Fax: 080 5929690
E-mail: sabino.liuni@itb.cnr.it
Brochure dell’Istituto:
Sito web dell’Istituto: http://www.itb.cnr.it
Sito web dell’Istituto: http://www.ba.itb.cnr.it
Dipartimento di prevista afferenza: Scienze biomediche

Missione

La ricerca del Istituto di Tecnologie Biomediche (CNR-ITB) e’ focalizzata nello studio del delle malattie genetiche e la loro implicazioni in ambito medico. In particolare sono stati approfonditi ricerche dedicate allo studio delle cellule staminali, dell’oncologia, delle patologie neurodegenerative, dell’immunologia e delle patologie dell’osso. Il CNR-ITB ha inoltre approfondito linee di ricerche in campo biotecnologico e biomedico mediante l’introduzione di piattaforme avanzate mediante tecnologie micro-array, tecnologie per la proteomica, tecnologie per sequenziamento massivo per la farmaco genomica. L’istituto è particolamente attivo nello sviluppo di nuove tecnologie per il calcolo avanzato per la Bioinformatica e la System Biology per la creazione di nuovi modelli dedicati allo studio del ciclo cellulare. Sono inoltre presenti capacita per lo sviluppo di nuovi algoritmi per la ricerca di SNP, mutazioni geniche, splicing alternativi, regioni conservate, UTR, fattori di trascrizione in regioni promotrici, predizione di geni e per l’annotazioni funzionale di interi genomi. E’ di particolare rilevanza le capacità sviluppate nuove infrastrutture informatiche ad alte prestazioni e e mediante il calcolo distribuito in GRID computing e mediante l’uso di supercomputer dedicati per la ricerca di nuovi composti e per la progettazione di nuovi farmaci. Di particolare rilevanza internazionale è la capacità nella creazione di nuove banche dati specializzate in ambito biomedico e sanitario. Infine l’Istituto ha avviato diverse attività per il trasferimento tecnologico, promuovendo lo sviluppo di nuove imprese nel settore dell”high tech’ e la partecipazione delle PMI ai programmi RST nazionali e comunitari.

L’Istituto di Tecnologie Biomediche (ITB) è caratterizzato da un approccio multidisciplinare alla ricerca in campo bio-medico. Le aree di interesse e le competenze dell’Istituto includono la biologia dello sviluppo, la genomica comparativa, l’oncologia molecolare, l’immunologia, le patologie genetiche, l’invecchiamento cerebrale e le patologie neurodegenerative, la neurofarmacologia. Le tecnologie a larga emissione di dati presenti in questo Istituto includono la proteomica, la metabolomica, il sequenziamento genomico e l’analisi bioinformatica di dati.

Gli studi di base della regolazione genica della divisione cellulare e dello sviluppo delle cellule staminali includono l’analisi comparativa genomica dei meccanismi di splicing alternativo e degli elementi che regolano il ciclo cellulare e l’identificazione del ruolo di geni che regolano lo sviluppo nel differenziamento ematopoietico e delle cellule staminali mesenchimali.

Nell’area di studio dell’infiammazione e delle patologie degenerative, i gruppi di ricerca dell’ITB sono attivamente coinvolti nello studio molecolare e funzionale della malattia di Alzheimer, nell’invecchiamento cerebrale e nella patologia del Parkinson, e nello studio dell’infiammazione cronica e delle patologie autoimmuni. I maggiori risultati includono la capacità dei complessi dei metalli con le proteine amiloidi di indurre l’espressione di marcatori associati all’Alzheimer; il ruolo duale, neuroprotettivo e infiammatorio, della neuromelanina in condizioni fisiologiche (invecchiamento cerebrale) vs. le condizioni patologiche (la neurodegenerazione del Parkinson); la creazione di modelli in vitro di risposta infiammatoria fisiologica per identificare le alterazioni associate con l’autoimmunità e i cambiamenti indotti dalle nanoparticelle metalliche.

Studi specifici di patologie con una fondamentale applicazione delle tecnologie ad alta emissione di dati e dell’analisi genetica vengono condotti nei campi dell’oncologia (Unità di Oncologia Molecolare, Unità di Proteomica e di Metabolomica), nell’area che studia i batteri patogeni e la farmaco resistenza e nell’area che studia le patologie genetiche rare come la osteopetrosi, le sindromi di Omenn e di Cornelia Da Lange. Lo scopo di questi studi è quello di definire i meccanismi molecolari e genetici alla base di queste forme patologiche.

I risultati di tutti questi studi funzionali e molecolari rappresenta un background fondamentale per identificare i marcatori e i target per le applicazioni diagnostiche e terapeutiche e per lo sviluppo di nuovi approcci farmacologici per nuove terapie e per la veicolazione dei farmaci. Il contributo ad alto livello non solo delle tecnologie ad alta emissione di dati, ma anche delle analisi integrate bioinformatiche e di modelling molecolare permette di integrare i dati ottenuti e di ottimizzare il recupero di tutte le informazioni ottenute.

Le prospettive future per l’ITB includeranno uno sforzo particolare per aumentare l’integrazione dei dati. Infatti, l’approccio multidisciplinare e la ampia distribuzione geografica dei gruppi di ricerca dell’ITB assicurano una collezione di esperti e una conoscenza scientifica in diversi campi particolarmente ampia, ma richiedono un forte coordinamento per ottimizzare l’integrazione. Questo aumenterà la competitività dell’ITB soprattutto quando i fondi internazionali per la ricerca vengono a diminuire, o la competizione è maggiore, e ‘l’eccellenza’ di un Istituto e le ‘frontiere della ricerca’ sono le parole chiave del successo.

Attività di ricerca

Descrizione dell’attività di ricerca:
L’Istituto di Tecnologie Biomediche è attivo principalmente nei seguenti settori:
- Genoma Umano dove ha partecipato sin dall’inizio al progetto italiano coordinato dal prof. Renato Dulbecco, ottenendo risultati di grande interesse, tra cui vale la pena di ricordare l’identificazione dei geni responsabili per numerose immunodeficienze e dell’osteopetrosi maligna.
- Biotecnologie ambientali dove ha operato producendo il primo modello di topo transgenico da utilizzare per lo studio dei composti tossici non genotossici.
- Oncologia dove ha sviluppato due differenti settori di ricerca, il primo che ha come obiettivo l’identificazione di geni coinvolti nella patogenesi del cancro della mammella, il secondo che si propone di utilizzare un modello di topo transgenico per validare terapie geniche contro il cancro della mammella.
- Invecchiamento e malattie neurodegenerative, con particolare attenzione alle malattie di Parkinson e di Alzheimer. In questo campo, l’Istituto è attivo sia nello studio del ruolo della neuromelanina e dei metalli nella patogenesi di queste malattie, sia nella relativa indagine epidemiologica e genetica.
- Epidemiologia, malattie neurodegenerative sono il focus principale dell’attività in questo settore.
- Biologia dello Sviluppo. Due laboratori del Dulbecco Telethon Institute sono ospitati dall’ITB e si occupano dello studio di fattori di trascrizione fondamentali per lo sviluppo dell’embrione murino. In particolare si studiano: a) i geni Vax, regolatori essenziali dello sviluppo dell’occhio e del telencefalo; b) i geni Dlx fondamentali per l’organizzazione dello scheletro cranio-facciale e degli arti e importanti per lo sviluppo del telencefalo e degli organi sensoriali cefalici. Per questi studi si utilizzano modelli murini di loss of function.

Tra i principali risultati ottenuti possiamo elencare:
1.identificazione del gene responsabile della Piastrinopenia legata al cromosoma X
2.identificazione del gene responsabile della SCID T-B+ autosomica recessiva
3.identificazione del gene responsabile della sindrome di Omenn
4.identificazione del gene responsabile dell’osteopetrosi autosomica recessiva
5.Un modello di animale transgenico per la terapia genica del cancro
6.Identificazione di geni coinvolti nel cancro della mammella
7.Ideazione e produzione di un modello di animale transgenico per lo studio di composti tossici
8.Determinata la funzione del gene Vax2 nel sistema visivo
9.Determinata la funzione del gene Dlx5 nel sistema olfattivo
10.Caratterizzazione della struttura della neuromelanina
11.Sviluppo di un modello di sintesi della neuromelanina in culture neuronali
12.Descrizione della sintesi, del rilascio e del ruolo dell’ossido d’azoto nelle patologie neuroinfiammatorie
13.Definizione di linee guida per la diagnosi e trattamento della malattia di Alzheimer
Individuazione dei determinanti della trasmissione sessuale da uomo a donna del virus HIV-1

SEZIONE DI EPIDEMIOLOGIA E INFORMATICA MEDICA
Le attività della Sezione di Epidemiologia e Informatica medica comprendono le seguenti linee di ricerca:
Biostatistica e metodi epidemiologici.
La Sezione conduce ricerche e offre consulenza nel campo dei metodi statistici applicati agli studi epidemiologici e ai clinical trials. Abbiamo sviluppato il software HyperStat ©, un sistema ipertestuale a supporto del lavoro dell’epidemiologo. Dal 1997, la Sezione organizza annualmente “The Mediterranean School of Epidemiology and Statistical Methods in Biomedical Research”.
Epidemiologia dell’infezione da HIV
Lo studio Northern Italian Seronegative Drug Abusers study, grazie alla sua durata (iniziato nel 1987) e alla dimensione (più di 9.000 soggetti) ha conquistato una posizione unica a livello internazionale nel fornire le tendenze temporali dell’incidenza di HIV e della prevalenza dei comportamenti a rischio fra i tossicodipendenti. La Sezione ha anche condotto uno studio sui fattori genetici coinvolti nella suscettibilità a contrarre l’infezione o la progressione verso l’AIDS.
Epidemiologia oftalmica
La Sezione ha condotto studi sulla prevalenza di malattie della vista a livello nazionale. Nel “Bollate Eye Study”, un campione di 3000 soggetti della popolazione tra 40 e 70 anni di età è stato sottoposto ad una visita oftalmologica completa, ad un prelievo di sangue, a misurazioni antropometriche e cliniche e ad una valutazione dietetica.
Farmacoepidemiologia
La Sezione conduce studi per descrivere l’utilizzazione di farmaci, l’incidenza di effetti avversi, l’efficacia e il rapporto costi/benefici. Studi effettuati o in corso comprendono l’incidenza di infarto del miocardio tra pazienti in terapia anti-ipertensiva; l’incidenza di effetti avversi e della farmacoeconomia dei farmaci anti-infiammatori non steroidei; e sulla terapia e qualità della vita dei pazienti con broncopatia cronica ostruttiva.
Epidemiologia nutrizionale
I progetti in quest’area sono diretti a misurare la dieta e lo stato nutrizionale di popolazioni di adulti e anziani di diverse regioni italiane. Si ricercano le associazioni tra dieta, stile di vita, attività fisica e l’incidenza di malattie specifiche e del grado di autonomia funzionale degli anziani.
Neuroepidemiologia
La Sezione ha condotto degli studi nelle popolazioni anziani del Nord e del Sud Italia per misurare la prevalenza del deficit cognitivo e della demenza, studiare i possibili fattori di rischio e descrivere le abitudini di vita, le malattie concomitanti e la qualità della vita degli anziani. La Sezione ha partecipato a clinical trials su diverse terapie dell’ictus e dell’epilessia.
Salute sessuale
La Sezione ha partecipato al “Cross National Study on the Prevalence and Correlates of Erectile Dysfunction” (ED). I progetti attuali includono lo studio dell’incidenza di ED in Italia, l’epidemiologia della sintomatologia urinaria e la sua associazione con ED. La Sezione è coinvolta nel “Global Study of Sexual Attitudes and Behaviors”, uno studio sulla vita sessuale in 27.500 uomini e donne tra i 40 e gli 80 anni di età in 30 nazioni.
Ricerca sui servizi sanitari
La linea di ricerca comprende la valutazione dell’efficienza dei servizi sanitari e della qualità delle prestazioni. La Sezione ha condotto l’analisi delle attività dell’IRCCS Ospedale Maggiore di Milano. E’ in corso, in collaborazione con il Ministero della Salute, uno studio comparativo dei tassi di ospedalizzazione dell’intera popolazione italiana, per sesso, età, diagnosi e provincia di residenza.
Informatica medica.
Questa linea di ricerca è dedicata allo sviluppo di cartelle cliniche automatizzate, sistemi informativi e basi di dati orientate alla ricerca epidemiologica e clinica, e alla telematica. I progetti di ricerca comprendono la rete di neuroradiologia della città di Milano, e un progetto del Ministero degli Esteri per collegare ospedali italiani, di nazioni dell’est europeo e del mediterraneo. La Sezione sta creando “Neuroweb”, un portale per le neuroscienze, e “Staminaweb”, un sito per la ricerca sulle cellule staminali.

Unità Staccata “Sanità Elettronica”:

1) strategie per l’utilizzo appropriato delle tecnologie ICT nello sviluppo sostenibile del sistema sanitario, in particolare nell’introduzione di nuovi modelli organizzativi per la prevenzione e la gestione delle malattie croniche e per la governance tempestiva del sistema (in collaborazione con altri Enti di Ricerca Europei e con i Ministeri dei Paesi Membri, progetto eHEalth ERA).
2) metodologie per la definizione di un percorso strategico sull’interoperabilità semantica in sanità (progetto europeo RIDE)
3) studio di modelli formali descriventi il process business collegato al sistema di gestione dello stato di salute di un cittadino e degli aspetti semantici della documentazione clinica (cartella clinica, fascicolo sanitario personale, libretto personale elettronico, etc.) e dei fattori non tecnologici legati alla sua diffusione (progetto LUMIR)

Progetti in corso dell’Unità di Bioinformatica Medica sede di Milano coordinata da Milanesi Luciano:

questa unità di ricerca è attiva nello sviluppo di un sistemi computerizzati per l’analisi ed il riconoscimento dei geni e delle regioni regolatrici nel Genoma Umano. Inoltre si pone come obiettivo di sviluppare una serie di programmi al fine di automatizzare i processi d’analisi, predizione ed annotazione di nuove sequenze di DNA. Realizzazioni di sistemi integrati per il trattamento delle informazioni biologiche presenti in diverse banche dati specializzate (banca dati delle proteine, dei fattori di trascrizione, delle strutture proteiche, dalle EST, del genoma umano e di vari altri organismi ecc.) al fine di agevolare il processo d’individuazione e classificazione funzionale di nuovi geni.
Inoltre ha contributo allo sviluppo di una piattaforma di Bioinformatica presso il Centro di Eccellenza dell’Università degli Studi di Milano riconosciuto dal M.U.R.S.T Centro Interdisciplinare Studi Bio-molecolari e Applicazioni Industriali.
Le informazioni genetiche prodotte dal sequenziamento di nucleotidi di diversi genomi, devono essere correlate con tantissime altre informazioni per poter determinare la funzione dei geni individuati. Tutti questi programmi sono basati sulle combinazioni dei segnali funzionali potenziali con le proprietà statistiche globali delle regioni di codificazione della proteina. In particolare nell’ambito di questo progetto sono in fase di sviluppo la realizzazione di programmi e metodi per studio degli SNP e EST nei vari genomi sia animali che vegetali.
In questo ambito e stato implementato un cluster di computer per la gestione di un sistema di data mining al fine di utilizzare la letteratura associata ai geni. Questa funzione diventato fondamentale per l’analisi di nuovi geni per la determinazione delle funzioni a loro associate e delle malattie genetiche associate.
Inoltre il gruppo di bioinformatica è particolarmente attivo nello sviluppo ed implementazione di software per la ricerca, il filtraggio e il reperimento dalla rete Internet di informazioni in formato standardizzato in supporto alla ricerca oncologica e di interesse pubblico. Gli obiettivi di queste attività vertono nello sviluppo e l’implementazione di un sistemi e portali accessibile tramite Internet in grado di consentire la formulazione di interrogazioni complesse su un insieme eterogeneo di banche dati e siti web, sulla base di un insieme predefinito di percorsi logici e ricerche tipo.
Nell’ambito dei progetti europei le attività hanno postato alla partecipazioni di diversi progetti europei nell’ambito dello sviluppo del GRID computing in ambito Biomedico (EGEE, BIOINFOGRID, ADGE, BBMRI, ORIEL, SYMBIOMATICS).

Attività della commessa di proteomica e metabolomica:
L’attività svolta ha riguardato principalmente lo studio delle proteine secrete dalle cellule tumorali del pancreas e la correlazione tra dati farmacocinetici e farmacologici di principi attivi terpenoidi con potenziali azioni sul cervello. Inoltre, se è continuata l’attività di studio dei complessi enzimatici, ed in particolare degli switch redox. Infine, si è proseguito negli studi farmacocinetici di farmaci anti-tumorali a base di boro ed e la caratterizzazione di proteine del sangue derivatizzate.
Nell’ambito di tali studi si sono effettuate anche attività di sviluppo tecnologico al fine di migliorare sensibilità, affidabilità e produttività dei dati. Per questo si è ulteriormente consolidata la tecnologica proteomica basata sulla cromatografia bidimensionale accoppiata alla spettrometria di massa (2DC-MS/MS o MudPIT). Si è completata l’installazione presso il laboratorio di un cluster di 10 CPU e la messa a punto dei protocolli per la gestione e validazione dei dati.
Infine, parte importante dell’attività è stata dedicata alla divulgazione (comunicazioni a congressi, meeting, seminari e corsi di specializzazione) ed il tutoraggio di tesi di laurea e stage.

UNITA DISTACCATA DI PISA: IMMUNOBIOLOGIA E DIFFERENZIAZIONE CELLULARE

Gruppo Magli:
L’attivita’ di ricerca del gruppo si sviluppa lungo due linee principali di ricerca:
1. la prima e’ diretta a identificare geni o networks molecolari che controllano cellule staminali e precursori di diversi tessuti. Evidenze sempre piu’ numerose sottolineano il ruolo fondamentale che i regolatori dello sviluppo embrionale hanno anche nel controllo delle cellule staminali e dei precursori presenti nei tessuti adulti. La proliferazione, la migrazione, la differenziazione e l’apoptosi cellulare sono eventi comuni a tutti i sistemi differenziativi e risulta sempre più chiaro che la scelta del destino cellulare è determinata non tanto da fattori specifici, quanto dalla combinazione di numerose proteine regolatrici.
2. la seconda linea di ricerca studia il potenziale differenziativo di diversi tipi di cellule staminali, in particolare quelle presenti nel midollo osseo. Utilizzando linee di topi transgenici che permettono di marcare cellule staminali midollari e individuare la loro progenie in seguito a trapianto, studiamo se e come le cellule staminali midollari siano in grado di contribuire alla rigenerazione di altri tessuti.
Gli obiettivi del Gruppo Magli sono:
1. Identificazione di meccanismi di regolazione comuni a diversi tipi di cellule staminali.
2. Definizione del ruolo degli omeogeni Otx nel sistema ematopoietico e dell’osteogenesi.
3. Caratterizzazione di progenitori osteogenici isolati da tessuti adulti.
4. Utilizzo terapeutico di cellule staminali midollari in modelli murini di malattie umane.
5. Caratterizzazione di cellule staminali e precursori mesenchimali.

Gruppo Boraschi:
Il gruppo Boraschi (Laboratorio di Citochine e Immunità Innata dell’Unità distaccata di Pisa) indaga sui meccanismi di immunità innata alla base delle anomalie della risposta immune in una serie di patologie alla cui base è il malfunzionamento acquisito del sistema immunitario. In particolare lo studio è rivolto all’analisi di:
1. anomalie nella produzione e regolazione di citochine e recettori infiammatori (IL-18, IL-17, IL-1, recettori TIR) nella patogenesi dell’autoimmunità (nell’uomo e nel topo) e nelle malattie infiammatorie croniche;
2. anomalie nella polarizzazione M1 vs. M2 vs. M17 dei monociti umani in presenza di nano-contaminazioni ambientali;
3. modulazione della polarizzazione dei macrofagi da parte di molecole di origine microbica e vegetale (es. beta-glucano).
Gli obiettivi del Gruppo Boraschi sono:
1. Identificare alcune delle cause delle malattie autoimmuni e delle malattie da risposta innata anomala (tumori, suscettibilità a infezioni) fra i meccanismi dell’immunità innata.
2. Determinare una serie di marcatori (correlati dello stato di immunità naturale) predittivi del rischio di patologia.
3. Chiarire i meccanismi di interazione citochina-recettore per l’identificazione di potenziali bersagli farmacologici per nuove terapie.
4. Identificare agenti/componenti microbici con attività immunomodulante sui monociti, come possibili candidati per nuovi vaccini/adiuvanti per vaccini.

SEDE DI BARI
Le line di ricerca della sede di bari sono: BIOINFORMATICA, GENOMICA FUNZIONALE, BIODIVERSITA’ MOLECOLARE

Linea di Ricerca in Bioinformatica.
Personale strutturato, non-strutturato e associato che partecipa alla linea di ricerca in bioinformatica:
Liuni Sabino, Graziano Pesole, Giorgio Grillo, Flavio Licciulli, Andreas Gisel,Domenica D’Elia, Elisabetta Sbisà, Tullo Appollonia, Nicola Losito, Giulia De Sario.

I settori di ricerca in Bioinformatica sono:
1. Disegno e sviluppo di banche dati biologiche specializzate integrate ai
programmi di analisi.
2. Disegno e sviluppo di algoritmi e metodi per l’analisi dei dati di espressione
genica da microarray e per l’annotazione funzionale dei genomi.
3. Sviluppo di algoritmi di analisi in ambito GRID.

Le attività di ricerca attualmente in corso includono:

eucariotici. (http://www.ba.itb.cnr.it/UTR/)

Linee di ricerca e attività in Genomica:
Personale strutturato, non strutturato e associato che partecipa:
Apollonia Tullo, Anna Maria D’Erchia, Mariano Caratozzolo, Davide Cavone, Elisabetta Sbisà

Una delle linee di ricerca prevede lo studio della caratterizzazione della sequenza target dell’oncosoppressore p53 e dei suoi geni omologhi p63 e p73 e identificazione di nuovi geni transattivati dalle tre proteine mediante lo sviluppo e l’applicazione di metodi di Biologia Computazionale e analisi con DNA Microarray.
Il progetto riguarda in generale lo studio dell’interazione DNA-proteine nelle sue problematiche di riconoscimento del target specifico, definizione della consensus nei suoi aspetti di struttura primaria, di conformazione di ordine superiore e di predizione di struttura tridimensionale del complesso DNA-proteina, valutazione della specificità e della stabilità di legame e di analisi sperimentale.
Il progetto prevede competenze complementari fortemente specializzate a sostegno dei più avanzati campi della moderna Biologia, quali la Bioinformatica, Genomica e Proteomica che stanno acquisendo un’importanza sempre più rilevante nella fase “post-sequencing” come parte integrante e guida all’approccio sperimentale.
Il progetto ha come obiettivo finale la caratterizzazione della sequenza consensus dell’oncosoppressore p53 al fine di identificare nuovi geni transattivati da p53 e da suoi omologhi e comprenderne la modulazione dell’espressione. Tale caratterizzazione ha comportato lo studio della consensus tramite analisi di ordine primario, sovraprimario, di modelling strutturale e di analisi sperimentale, nonché l’organizzazione dei dati in una collezione specializzata.
Abbiamo caratterizzato la struttura primaria di sequenze consensus di geni dimostrati sperimentalmente essere target di p53 e ottimizzato la consensus. Utilizzando l’algoritmo PatSearch, sviluppato nel nostro gruppo, abbiamo trovato che la consensus contiene decametri addizionali e altre posizioni conservate, non riportate in letteratura. La ricerca della consensus ottimizzata di p53 nelle regioni del promotore, negli introni e nelle regioni non tradotte al 5’ di tutto il genoma umano (EMBL Human division) usando l’algoritmo DNAfan sviluppato nel nostro gruppo, ha prodotto una lista di possibili geni target dei membri della famiglia di p53. L’analisi in silico è stata affiancata da un approccio di microarray, ibridizzando RNA estratto da linee cellulari isogeniche di rene embrionale umano 293 T-rex trasfettate stabilmente e overesprimenti alcune delle isoforme della famiglia genica, permettendo lo studio comparativo dell’attività trascrizionale di tutte le proteine nello stesso background.
Tutte le informazioni della lista sono state organizzate in un database relazionale, p53FamTAg che include anche i dati di espressione. Il database p53FamTaG contiene inoltre annotazioni di database pubblici e links ad altri dati sperimentali.

Una seconda linea di ricerca riguarda lo studio della stabilità e dell’attività di transattivazione dei membri della famiglia genica di p53 durante il ciclo cellulare.
E’ stato studiato il ruolo dell’oncosoppressore p53 e dei suoi omologhi p63 e p73 nella normale progressione del ciclo cellulare. In particolare è stato studiato se i livelli delle tre proteine subivano variazioni durante le varie fasi del ciclo cellulare e se la loro soppressione mediante siRNA aveva delle ripercussioni sul ciclo cellulare. Inoltre è stata valutata l’ipotesi che p63 e p73 potessero regolare il ciclo cellulare attraverso l’attivazione in fase S di geni importanti per la progressione cellulare come l’Adenosina deaminasi (ADA), ciclina D3 (CCND3), subunità delta della Polimerasi 2 (POLD2), la chinasi cdc2, la sintetasi degli acidi grassi (FASN) e la fosfatasi CDC25C). Abbiamo dimostrato che i livelli proteici di p63 e p73 diversamente da p53 sono modulati durante il ciclo cellulare e raggiungono un picco di concentrazione in fase S. Abbiamo dimostrato che quando le cellule sono arrestate in G0/G1 p53 è legata alle p53 responsive element (RE) presenti nei promotori di geni importanti per la progressione cellulare (ADA, FASN, CCND3, POLD2, cdc2 e CDC25C) esercitando su di loro un ruolo repressorio. Invece non appena le cellule rientrano in ciclo e vanno in fase S, p53 si stacca dalle p53RE e viene sostituita da p73 e p63, che invece esercitano un ruolo di attivazione trascrizionale sugli stessi promotori. In accordo con questi risultati, abbiamo visto che la soppressione di p73 o p63 mediante specifici siRNA determinano una diminuzione significativa di cellule in fase S con un conseguente rallentamento della crescita cellulare.

Dal momento che i livelli delle tre proteine variano nella cellula a seconda delle condizioni fisiologiche, un altro aspetto importante è legato allo studio della stabilità delle proteine. E’ stato iniziato uno studio sul ruolo di un target trascrizionale di p53, p63 e p73, TRIM8, che è un membro della famiglia di proteine Tripartite Motif (TRIM). Molti membri appartenenti a questa famiglia hanno un ruolo di E3 ubiquitina ligasi. Si sta studiando la regolazione della stabilità e dell’attività di p53 e p63 mediata da TRIM8. In particolare stiamo valutando se TRIM8 può modulare l’attività e/o stabilità di p53 e p63 attraverso i seguenti meccanismi:
a) degradazione di p53 e p63 mediata da TRIM8 attraverso il meccanismo di ubiquitinazione e successiva degradazione mediata da proteosoma
b) reclutamento di p53 e p63 mediato da TRIM8 in compartimenti subcellulari

Un’altra linea di ricerca riguarda l’identificazione di splicing alternativi di p63.Dati recenti riconoscono che p63 è un mediatore essenziale nello sviluppo embrionale e un fattore importante per la normale omeostasi tissutale. L’espressione di p63 è richiesta per un appropriato sviluppo dell’epitelio pluristratificato, inclusa l’epidermide. Inoltre, numerosi studi documentano un aumento dell’espressione dell’isoforma DeltaNp63alpha nei carcinomi primari a cellule squamose della testa e del collo, suggerendo un ruolo di questa isoforma nella tumorigenesi, attraverso il continuo sostegno alla proliferazione cellulare.
Attraverso l’utilizzo dell’algoritmo ASPIC, uno strumento per la predizione dello splicing alternativo, sono state identificate “in silico” due nuove varianti di splicing dell’estremità C-terminale di p63. La prima, da noi chiamata p63delta deriva da un evento di splicing alternativo tra l’esone 11 e l’esone 14; la seconda variante, chiamata p63epsilon mantiene l’estremità 5′ dell’introne 10, con un codone di stop immediatamente a valle. Questa variante produrrebbe una proteina contenente, al C-terminus, solo il dominio di oligomerizzazione.
Questa linea di ricerca è finalizzato all’identificazione, caratterizzazione e quantificazione in vivo di queste nuove varianti di splicing di p63 in diverse linee cellulari umane normali e tumorali, derivate da tessuti epiteliali. Inoltre, è in corso lo studio del ruolo biologico di queste isoforme, analizzando l’attività di transattivazione delle nuove proteine su un set di geni target della famiglia genica di p53; valutando se la loro espressione ectopica ha effetto sulla crescita cellulare e può indurre l’espressione endogena dei geni target di p63; valutando se tutte le isoforme DeltaNp63 possono interagire in vivo e cooperare tra di loro nell’attività trascrizionale.
Questo studio potrà aiutare a chiarire il contributo dell’espressione di p63 nel mantenimento della crescita cellulare appropriata nei tessuti epiteliali.

Linee di ricerca e attività in Biodiversità molecolare
Cecilia Saccone, Cecilia Lanave, Saverio Vicario, Monica Santamaria

Il nostro gruppo affronta l’argomento da un punto di vista di ricerca di base come evoluzione molecolare e da un punto di vista applicativo con la ricerca sui marcatori molecolari di specie (Barcode).
Nell’ambito della ricerca di base l’attività del nostro gruppo si è concentrata sullo studio dell’evoluzione dei geni e delle famiglie geniche:
1. Studio delle famiglie dei geni della lecitina nei legumi coltivati e della famiglia genica dell’ormone delle neurotrofine e dei loro recettori.
2. Usando i dati relativi ai 13 geni mitocondriali di vertebrati disponibili nelle banche dati primarie, in collaborazione con IBM (vedere parte interrogazione banche dati), si sono costruiti gruppi di sequenze co-generiche per lo studio delle dinamiche evolutive in atto nei vari gruppi di vertebrati e nei vari geni e della loro influenza sul riconoscimento di specie. Le analisi sono effettuate in ambiente distribuito GRID in collaborazione con l’INFN di Bari.
3. Studio dell’effetto dell’intensità della selezione purificante sulle dinamiche di uso dei codoni in varie linee filetiche del genere Drosophila rappresentate da 12 genomi completamente sequenziati.

Nell’ambito della ricerca applicativa sui marcatori molecolari di specie (Barcode) sono state effettuate le seguenti attività
1. Sviluppo di un’interfaccia web e implementazione in ambiente parallelo e distribuito di applicativi per inferenze filogenetiche (mrBayes e PAML) in collaborazione con l’INFN e lo SPACI.
2. Sviluppo e applicazione di sistemi d’interrogazione integrati in un sistema di banche dati federate primarie e di biodiversità (contenenti informazioni su fenotipo di campioni biologici, località di provenienza, determinazione tassonomica) in collaborazione con IBM Italia S.p.A. e con gli istituti CNR IGV e ISPA.
3. Sviluppo di uno strumento di assegnazione probabilistico di specie usando un approccio di filogenesi molecolare e una banca dati di riferimento di sequenze a determinazione tassonomica nota. Lo strumento di assegnazione si avvale delle inferenze filogenetiche effettuate in ambiente parallelo, in via di sviluppo con lo SPACI, nell’ambito delle attività correlate allo sviluppo di applicazioni in ambiente GRID.
4. Sviluppo di un sistema di determinazione automatica di specie fungine del genere Fusarium basato su un approccio Barcode. L’attività include la valutazione di un appropriato marcatore molecolare, l’elaborazione e messa in opera di protocolli di laboratorio per l’amplificazione specifica e il sequenziamento dello stesso, l’analisi e il confronto dei dati prodotti in collaborazione con gli istituti ISPA (CNR) e IAM (Istituto Agronomico Mediterraneo ) sede di Bari. Questa attività si è avvalsa delle attività svolte nel punto 2.
5. Sviluppo, messa a punto e uso di procedure di pirosequenziamento ad alto parallelismo per lo studio di:
• mutazioni mitocondriali e dei loro livelli di eteroplasmia implicate nell’invecchiamento e in situazioni patologiche quali il cancro, l’Alzheimer e altre.
• definizione di aplogruppi su base mitocondriale fino ai rami terminali e quindi al riconoscimento dei pattern di sostituzione caratterizzanti il singolo aplotipo.
• Si sta programmando di usare le stesse procedure per caratterizzare le sequenze dei marcatori barcode a partire da campioni ambientali complessi.

Sezione di Padova

Basi molecolari della neurodegenerazione.

rogetto: Verso la saldatura tra conoscenze e pratica medica nelle neuroscienze.

Modulo: Basi molecolari della neurodegenerazione.

Responsabile: Dott. Paolo Zatta

Risultati conseguiti:

All’interno di una collaborazione intra ed extramurale, il nostro Istituto da alcuni anni sta studiando potenziali farmaci antiossidanti ed anti-misfolding sia in modelli cellulari (cellule endoteliali della BBB, neuroni, glia) che in modelli animali e transgenici per l’Alzheimer. L’attività prevista ha conseguito risultati, anche se preliminari, del tutto coerenti con la progettualità iniziale.
Sono infatti in corso di realizzazione la messa a punto di studi epidemiologici riguardanti alcuni fattori di rischio nel morbo di Alzheimer e la messa a punto di metodologie di carattere proteomico e saggi microassays per lo studio di alcuni marcatori prognostici del morbo di Alzheimer. Sono in fase avanzata studi sperimentali su colture cellulari di potenziali farmaci per la terapia chelante.
Sono inoltre in corso di svolgimento ricerche sui mitocondri “isolati” per lo studio dei meccanismo di morte cellulare.

SEZIONE DI CAGLIARI

La Sezione di Cagliari svolge una intensa attività di ricerca e sviluppo di nuovi farmaci dal disegno, sintesi e formulazione chimica farmaceutica sino alla farmacologia preclinica allo scopo di identificare nuove strategie terapeutiche per patologie ad alto impatto sociale. Nel corso dell’attività di ricerca sono stati ottenuti sensibili avanzamenti nella conoscenza delle attività farmacologiche di nuovi composti ad attività analgesica e antipsicotica. Tali risultati hanno incluso la caratterizzazione biochimica e l’analisi degli effetti comportamentali di un notevole numero di molecole. L’utilizzo di modelli animali innovativi ha inoltre permesso una migliore predittività dei saggi pre-clinici sui possibili effetti terapeutici indotti da tali composti nell’uomo. L’utilizzo di sistemi di drug delivery ha permesso di valutare alcune possibili strategie per migliorare la biodisponibilità dei farmaci.
L’attività di ricerca ha portato alla pubblicazione di diversi articoli su riviste internazionali, inoltre, ha permesso l’individuazione e la caratterizzazione di lead compounds nel campo delle molecole ad attività cannabinoidergica, oppioidergica e antipsicotica.