Individuazione di molecole modello per la messa a punto di strategie diagnostiche e di nuovi farmaci per la prevenzione e/o la cura di malattie neurodegenerative; studio della funzione degli esosomi nella comunicazione intra- e inter-specie; meccanismi alla base di processi fisio-patologici quali le infezioni virali e il processo tumorale; analisi della variabilità genetica delle popolazioni umane in relazione alla salute, finalizzata a chiarire alcuni aspetti dell’interazione uomo-ambiente; monitoraggio aerobiologico e modelli previsionali sulla diffusione del polline di tipo allergenico; stima del potenziale mutageno e genotossico causato dall’esposizione ad ambienti contaminati da agenti fisici e chimici; caratterizzazione genetica di parassiti di interesse sanitario; ricerca e analisi, in diversi campioni ambientali, di batteriofagi in grado di antagonizzare batteri patogeni.
Docenti di riferimento: Carla Jodice, Maria Fuciarelli, Stefano Rufini, Alessandro Travaglini, Bianca Gustavino, David Di Cave, Maria Cristina Thaller, Katia Aquilano, Lina Ghibelli
- Individuazione e uso di molecole modello per lo studio del fenomeno dell’aggregazione di proteine a conformazione errata. L’analisi e l’utilizzo di queste molecole modello è estremamente importante per la messa a punto di strategie diagnostiche e di nuovi farmaci per la prevenzione e/o la cura di malattie neurodegenerative come la malattia di Alzheimer, la malattia di Parkinson e la classe di malattie da poliglutamine, poliGLN (es. malattia di Huntington e molte atassie cerebellari autosomiche dominati, SCA). E noto infatti che la caratteristica principale comune di molte malattie neurodegenerative, come le malattie di Alzheimer, di Parkinson e da poliGLN, è la presenza di aggregati proteici ordinati in strutture fibrillari di tipo amiloide, formati a partire da composti intermedi pre-fibrillari altamente reattivi. Per quanto riguarda le malattie da poliGLN, la proteina coinvolta nell’aggregazione è quella derivante da una mutazione per espansione del tratto ripetuto di glutamine oltre una soglia di 40 unità. Sono state trovate però rarissime varianti di SCA1 non patologiche in cui residui di istidina interrompono il tratto poligGLN espanso. Questi alleli non patologici condividono con quelli patologici di uguale lunghezza una serie di caratteristiche considerate erroneamente causa della malattie, che si sono rivelate solo degli epifenomeni del processo neuropatologico. Questi alleli possono perciò costituire un modello molecolare capace di distinguere tra gli effetti causativi delle espansioni patologiche delle poliGLN e gli epifenomeni dovuti semplicemente all’estensione della proteina. Questo tipo di ricerca è di estrema importanza sia per far luce sui processi biologici che portano alla neurodegenerazione sia per disegnare nuove terapie,valide anche in una gamma più vasta di malattie. (Carla Jodice)
- Analisi della variabilità genetica delle popolazioni umane in relazione alle problematiche legate alla salute, finalizzata a chiarire alcuni aspetti dell’interazione uomo-ambiente. In particolare, un settore della ricerca è concentrato sullo studio delle patologie complesse, per valutare come alcune varianti funzionali dei geni che codificano enzimi detossificanti possano interagire con i fattori di rischio ambientale nell’aumentare il rischio di insorgenza di diverse patologie complesse e il grado di suscettibilità ad agenti tossici (endogeni ed esogeni). La seconda parte del programma si occupa di analizzare la variabilità genetica degli enzimi detossificanti presente nelle popolazioni umane, con l’obiettivo di verificare se la selezione naturale abbia influito su questi loci oppure se le differenze inter-etniche riflettano la storia demografica delle popolazioni. Inoltre, questo ambito di ricerca si occupa dell’analisi della struttura nelle popolazioni umane di specifici geni implicati in aspetti importanti della salute umana, quali ad esempio la farmaco-genomica e la correlazione genotipo-fenotipo di malattie rare. (Maria Fuciarelli)
- Studio della funzione degli esosomi nella comunicazione intra- e inter-specie. Gli esosomi sono microvescicole (80-150 nm) delimitate da un doppio strato lipidico che sono rilasciate dalle cellule di organismi appartenenti a tutti i regni, in risposta a differenti stimoli. Le microvesciole sono sintetizzate nei corpi multivescicolari e rilasciate nel mezzo extracellulare in seguito alla fusione di questi organelli con la membrana plasmatica. Gli esosomi sono caratterizzati dalla presenza nel loro interno di numerose proteine e di molecole di RNA di diverso tipo come mRNA, siRNA ma soprattutto di miRNA. Mentre la dimostrazione della loro esistenza ha più di dieci anni, poco ancora si sa del loro reale ruolo nella comunicazione cellulare.
Il nostro laboratorio è attualmente impegnato su due linee di ricerca:
– Caratterizzazione degli esosomi presenti in semi oleosi, in particolare del loro contenuto ribonucleico e delle loro interazioni con cellule degli epiteli intestinali umani. La comunicazione inter-regno via esosomi è un promettente campo di ricerca di interesse non solo teorico ma anche per le possibili rilevanze pratiche che può aprire.
– Caratterizzazione degli esosomi rilasciati da cellule sottoposte a irraggiamento e delle loro interazioni con cellule non stressate. La definizione del ruolo paracrino degli esosomi è inserita in un più vasto programma per il monitoraggio della risposta dei tumori alle terapie radiologiche. (Stefano Rufini) -
Monitoraggio aerobiologico e modelli previsionali sulla diffusione del polline di tipo allergenico. Studio delle traiettorie in bassi strati dell’atmosfera dell’aerosol biologico. Relazioni tra aerospora e flora sul territorio, controllo delle specie esotiche attraverso il monitoraggio aerobiologico. Esperienze di monitoraggio outdoor e indoor. Studio del verde pubblico allergenico. (Alessandro Travaglini)
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Stima del potenziale mutageno e genotossico causato dall’esposizione ad ambienti contaminati da agenti fisici (campi elettromagnetici a frequenze estremamente basse: ELF-EMF; radiofrequenze: RF-EMF; contaminazione da radon) e chimici (es. disinfettanti per la potabilizzazione delle acque superficiali) in sistemi biologici standard (uomo, mammifero; piante). Meccanismi di induzione del danno al DNA e conseguenze per l’esposizione umana. (Bianca Gustavino)
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Identificazione, studio della variabilità genetica e caratterizzazione molecolare di parassiti di interesse sanitario. Differenziamento genetico e identificazione molecolare di parassiti quali Giardia spp. e Cryptosporidium spp. in campioni fecali umani e animali e in campioni di acque superficiali e di acque reflue. Diagnosi molecolare e tipizzazione di Pneumocystis jirovecii in pazienti immunocompromessi e immunocompetenti. Ricerca e caratterizzazione molecolare di isolati di Acanthamoeba spp. di diversa origine. Individuazione di “nuovi patogeni”, studi sulla loro diffusione e relativi fattori di rischio lungo la filiera produttiva: il modello Opisthorchis. (David Di Cave)
- Ricerca e analisi, in diversi campioni ambientali, di batteriofagi in grado di antagonizzare batteri patogeni e/o patogeni opportunisti per l’uomo, in particolare quelli in cui il fenomeno dell’antibiotico-resistenza sia particolarmente diffuso. (Maria Cristina Thaller)
- Studio degli effetti di vari stili dietetici sulla salute metabolica umana; Messa a punto di nuovi approcci nutrizionali per aumentare l’aspettativa di vita e contrastare le malattie metaboliche (obesità, diabete) e neurodegenerative (malattia di Parkinson, atassia di Friedreich). (Katia Aquilano)
- Induzione di apoptosi attraverso approcci bio-modulatori: Apoptosi è in genere indotta da trattamenti di danno al DNA (chemoterapie tradizionali), creando problemi di tossicità e ripopolazione del tessuto tumorale. Al contrario, modulatori epigenetici e trascrizionali ridonano competenza all’apoptosi riattivando check-point di integrità cellulare, eliminando cellule tumorali con ridotti effetti collaterali. Noi miriamo a investigare i meccanismi molecolari alla base di tali fenomeni (Lina Ghibelli)
- Applicazioni Nanotecnologiche nella terapia anticancro: La nanotecnologia è una nuova e promettente frontiera della terapia anticancro, permettendo di veicolare I farmaci al sito tumorale, e a indurre effetti mai descritti finora nel microambiente tumorale, grazie all’attività che I materiali acquisiscono nella dimensione nanometrica. Noi miriamo a legare nanoparticelle a prodotti naturali del cibo per stabilizzarle in modo da aumentare la loro bio-disponibilità e poter quindi sfruttare le loro potenzialità anti-tumorali; inoltre, vogliamo sfruttare l’intrinseca capacità redox delle nanoparticelle di ossido di cerio per inibire il ripopolamento del tessuto tumorale dopo chemoterapia. (Lina Ghibelli)
- Sistemi modello per investigare i meccanismi alla base delle terapie anticancro: Stiamo sviluppando metodi per ottenere attendibili risposte cellulari alle terapie sopradescritte, in un approccio traslazionale. In corso sono ricerche sui modelli “on-chip” (in collaborazione col Dip. Ingegneria Elettronica di Tor Vergata). In preparazione sono lo sviluppo di sistemi di coltura 3D e l’uso di zebrafish come modello in vivo. (Lina Ghibelli)