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Dipartimento di Ricerca Medicina molecolare

Laboratorio Terapia Genica e Riprogrammazione Cellulare

Il laboratorio si occupa di creare modelli in vitro di malattie genetiche rare con l’obiettivo di studiare i meccanismi molecolari coinvolti nella progressione della malattia stessa e di identificare terapie mirate.

Nel laboratorio si utilizzano tecniche di:

  • biologia cellulare, inclusa la generazione di cellule staminali pluripotenti indotte (iPSC) da pazienti affetti da malattie genetiche rare e lo sviluppo di protocolli per differenziare le cellule iPSC in cellule adulte
  • biologia molecolare, incluso l’utilizzo della tecnica CRISPR/Cas9 per correggere mutazioni geniche nelle cellule di pazienti o per eliminare l’espressione di un gene
  • microscopia che includono microscopia ottica, a fluorescenza, confocale, elettronica a trasmissione e ascansione (con applicazione di ricostruzione 3D dei campioni con fascio ionicofocalizzato) e microdissezione laser con successiva analisi di DNA, RNA,microRNA e proteine.
Linee di ricerca

Sviluppo di modelli di malattie genetiche in vitro

Generiamo cellule staminali pluripotenti indotte (iPSC) a partire da cellule somatiche adulte di pazienti affetti da malattie genetiche rare che coinvolgono il rene, quali la sindrome nefrosica steroido resistente, la sindrome emolitico uremica atipica e il rene policistico. Lo sviluppo di protocolli differenziativi ci permette di ottenere progenitori renali, podociti, cellule endoteliali e tubulari per studiare le alterazioni dei meccanismi molecolari responsabili di diverse malattie genetiche rare con l’obiettivo di ottenere strutture renali in vitro per testare nuovi farmaci.

La tecnica CRISPR/Cas9 per correggere o eliminare un gene

Il sistema CRISPR-Cas9 si basa su una proteina, Cas9, che può essere facilmente programmata per tagliare il DNA in punti precisi del genoma. Questo sistema può essere sfruttato sia per eliminare specifici geni che come correttore genomico. In particolare, abbiamo generato delle linee di cellule pluripotenti indotte mancanti dei geni che codificano per la policistina 1 e la policistina 2, due proteine la cui mutazione può essere causa dell’insorgenza di una malattia nota come rene policistico autosomico dominante. Inoltre, abbiamo corretto una mutazione puntiforme nel gene PAX2 in cellule staminali pluripotenti indotte derivate da un paziente affetto dalla forma familiare di glomerulosclerosi focale segmentaria. Le cellule editate ci hanno permesso di capire i meccanismi molecolari alla base della malattia e ci permetteranno di disegnare nuovi farmaci mirati.

Sviluppo di nuovi approcci di terapia avanzata per curare le malattie rare

Utilizzando il sistema CRISPR-Cas9 abbiamo modificato le cellule iPSC in modo da renderle universali - chiamate anche ipoimmunogeniche (ipo-iPSC) - ossia non più paziente specifiche e utilizzabili come possibile terapia cellulare per tutti i pazienti. Differenzieremo le ipo-iPSC in cellule adulte epatiche con le quali creeremo strutture 3D in grado, una volta trapiantate in modelli sperimentali di malattia, di rilasciare in circolo proteine terapeutiche.

Caratterizzare le lesioni morfologico-strutturali associate alle malattie renali

Analizziamo biopsie di tessuto renale provenienti sia da pazienti, che da modelli sperimentali, con l’obiettivo di caratterizzare le lesioni strutturali in diverse patologie renali e valutare l'efficacia di trattamenti farmacologici, prestando particolare attenzione all'ultrastruttura e alla funzione del filtro glomerulare. Con lo scopo di creare il primo atlante di patologia renale al microscopio elettronico a scansione (SEM), abbiamo analizzato pazienti con nefropatia diabetica severa, che rappresenta la causa principale di malattia renale allo stadio terminale nel mondo industrializzato. Utilizzando il SEM abbiamo dimostrato che la scarsa efficacia dei farmaci, se somministrati tardi nel corso della malattia, è dovuta alla perdita di integrità strutturale del glomerulo e nello specifico nella perdita di quelle cellule che rappresentano il target del farmaco, che quindi non può più svolgere la sua azione protettiva. Utilizzando una specifica applicazione SEM, abbiamo anche documentato come i pori di filtrazione glomerulare siano realmente organizzati e messo a punto un metodo digitale morfometrico per quantificare le dimensioni dei pori della filtrazione, uno strumento cruciale per valutare l'integrità del filtro glomerulare. Abbiamo inoltre sviluppato un metodo innovativo di imaging, chiamato SE-SEM, basato sull'acquisizione al SEM di elettroni secondari emessi da una sezione di tessuto posta su un vetrino ricoperto di carbonio. Questo metodo consente di osservare il tessuto renale e di altri organi con una risoluzione simile a quella ottenuta con la microscopia elettronica a trasmissione, ma su aree di interesse molto più grandi e in tempi molto più brevi rispetto a quelli richiesti dai metodi di microscopia elettronica convenzionali.

Responsabili
Susanna
Tomasoni
Capo Laboratorio
Capo Laboratorio
susanna.tomasoni@marionegri.it
Senior Advisor
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Capi Unità
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Personale
Marco
Varinelli
Ricercatore
marco.varinelli@marionegri.it
Alexandru
Scarlat
Ricercatore
alexandru.scarlat@marionegri.it
Roberta
Giampietro
Ricercatore
roberta.giampietro@marionegri.it
Piera
Trionfini
Ricercatore
piera.trionfini@marionegri.it
Elena
Romano
Ricercatore
elena.romano@marionegri.it
Paola
Rizzo
Ricercatore
paola.rizzo@marionegri.it
Lorena
Longaretti
Ricercatore
lorena.longaretti@marionegri.it
Sara
Conti
Ricercatore
sara.conti@marionegri.it
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Codice:

International Consensus on Cardiopulmonary Resuscitation.

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Capo Laboratorio
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susanna.tomasoni@marionegri.it
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