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.
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 i meccanismi molecolari alla base delle 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. In entrambi i casi, le cellule editate ci permetteranno di capire i meccanismi molecolari alla base della malattia ed eventualmente disegnare nuovi farmaci mirati.
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 l’insieme di lesioni strutturali indotte da 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 e abbiamo dimostrato che la scarsa efficacia dei farmaci, se somministrati tardi nel corso della malattia, è dovuta alla perdita di integrità strutturale del glomerulo. 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.
International Consensus on Cardiopulmonary Resuscitation.
