Biologia cellulare e dello sviluppo

Il differenziamento cellulare è fortemente influenzato dalle condizioni nelle quali esso avviene, dipendendo dalle interazioni tra genoma e ambiente. La ricerca svolta dai quattro gruppi è finalizzata alla comprensione dei meccanismi citologici e molecolari coinvolti nella determinazione delle alterazioni indotte da agenti chimici o fisici su specifici processi differenziativi.

1) Biologia dello sviluppo e delle cellule staminali - Prof. Silvia Garagna, Prof. Valeria Merico, Prof. Carlo Alberto Redi, Prof. Maurizio Zuccotti

Collaboratori: Paola Rebuzzini (borsista), Federica Cavalera (dottoranda, Universita’ di Parma), Mario Zanoni (tecnico)

Biologia della Riproduzione

L'obiettivo principale della ricerca e' rivolto alla comprensione dei fattori coinvolti nel differenziamento di spermatozoi e di cellule uovo, utilizzando il topo come principale modello animale. Questi processi differenziativi sono studiati sia in condizioni fisiologiche che in condizioni in cui la gametogenesi (sia maschile che femminile) è alterata per cause cromosomiche (come ad esempio la presenza di eterozigosità cromosomiche) o per cause ambientali (ad es. inquinanti ambientali come i pesticidi).

In ambito femminile, la ricerca si focalizza sull’identificazione di marcatori della maturazione del follicolo ovarico nelle sue due componenti, cellula uovo e cellule follicolari, sia in vivo che durante la sua crescita in un sistema di coltura in 2 e 3D. In ambito maschile, la ricerca si focalizza sui meccanismi cellulari e molecolari che intervengono nell'alterare la progressione della meiosi ed il differenziamento dello spermatozoo. Questi studi sono affrontati anche dal punto di vista evoluzionistico. In quest’ottica, sia la gametogenesi maschile che femminile sono studiate anche nell’armadillo, un mammifero appartenente al superordine degli Xenarthra, tra i mammiferi più primitivi.

Collaborazioni:

  • J. Adjaye, Max Planck Institute for Molecular Genetics, Berlino, and Institute for Stem Cell Research and Regenerative Medicine, Medical Faculty, Heinrich Heine University, Düsseldorf, Germany.
  • R. Bellazzi, Dipartimento di Ingegneria Industriale e dell'Informazione, Universita’ di Pavia.
  • P.L. Fassina, Dipartimento di Ingegneria Industriale e dell'Informazione, Universita’ di Pavia.
  • Irina Solovei, Department Biology II, Ludwig-Maximilians University, Monaco, Germania.
  • R. Fernandez-Donoso, Dipartimento di Biologia, Universita’ del Cile, Santiago, Cile.
  • M.S. Merani, Centro de Investigaciones en Reproducción (CIR), Buenos Aires, Argentina.
  • J Page, Departamento de Biologia, Facultad de Ciencias, Universidad Autonoma de Madrid, Spagna.
  • J. Searle, Department of Ecology and Evolution, Corson Hall, Cornell University, Ithaca, NY, USA.
  • M. Zuccotti, Dipartimento di Scienze Biomediche, Biotecnologiche e Traslazionali, Università degli Studi di Parma, Parma, Italy.

Biologia delle Cellule staminali

Per comprendere il contributo dell’ambiente ai processi differenziativi studiamo il differenziamento di cellule staminali pluripotenti, le cellule embrionali staminali, in cardiomiociti. Le malattie cardiovascolari di origine ambientale sono un’emergenza sanitaria evidenziata dall’Organizzazione Mondiale della Sanità. Recenti studi hanno evidenziato un effetto di alcuni xenobionti, quali la diossina o l’arsenico, nell’alterare il differenziamento dei cardiomiociti e conseguentemente la loro funzione. Impiegando marcatori citologici e molecolari oltreché strumenti caratteristici della systems biology, siamo in grado di monitorare le diverse tappe di questo tipo di differenziamento con l’obiettivo di identificare le vie di segnalazione che vengono alterate dalla presenza di contaminanti (chimici: ad es. diossina, PCBs, arsenico; fisici: radiazioni ionizzanti).

Collaborazioni:

  • R. Bellazzi, Dipartimento di Ingegneria Industriale e dell'Informazione, Universita’ di Pavia.
  • P.L. Fassina, Dipartimento di Ingegneria Industriale e dell'Informazione, Universita’ di Pavia.
  • P. Magni, Dipartimento di Ingegneria Industriale e dell'Informazione, Universita’ di Pavia.
  • J. Adjaye, Max Planck Institute for Molecular Genetics, Berlino, and Institute for Stem Cell Research and Regenerative Medicine, Medical Faculty, Heinrich Heine University, Düsseldorf, Germany.
  • J. Arechaga, Laboratory of Stem Cell, Development and Cancer, Department of Cell Biology & Histology, Faculty of Medicine & Dentistry, University of the Basque Country (UPV/EHU), Leioa, Vizcaya, Spain.
  • E. Cebral, Laboratorio de Reproducción y Fisiopatología Materno-Embrionaria, Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias, Departamento de Biodiversidad y Biología Experimental, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Universidad de Buenos Aires, Buenos Aires, Argentina.
  • M. Zuccotti, Dipartimento di Scienze Biomediche, Biotecnologiche e Traslazionali, Università degli Studi di Parma, Parma, Italy.

L'attivita' di ricerca e' documentata da 140 pubblicazioni su riviste internazionali e in libri a diffusione internazionale.

2) Modulazione della trascrizione - Prof. Marco Biggiogera

Collaboratori: Irene Masiello

Vengono studiati a livello ultrastrutturale i meccanismi alla base del controllo e della modulazione della trascrizione, con particolare riguardo all’azione di molecole attive (farmaci, agenti ipometabolizzanti) e ai meccanismi di controllo epigenetici (metilazione di DNA ed RNA e modificazioni istoniche posttraduzionali). Sistemi cellulari in coltura e modelli tissutali offrono esempi fisiologici per lo studio dei meccanismi di trascrizione e splicing mediante tecniche immunocitochimiche e di ibridazione a microscopia elettronica. L’induzione di ipometabolismo reversibile in questi sistemi, inoltre, pone le basi per uno studio volto a controllare il metabolismo a livello di organi quali il fegato in prospettiva di un allungamento del periodo di sopravvivenza dell’organo espiantato prima del trapianto.

Collaborazioni: Dr. Ansgar Bruning, Dept. of OB/GYN, Molecular Biology Laboratory, University Hospital Munich; Prof. Manuela Malatesta, Dipartimento di Neuroscienze, Biomedicina e Movimento, Università di Verona, Dr. Hiroshi Kimura, Graduate School of Bioscience and Biotechnology, Tokyo Institute of Technology

3) Biologia cellulare in situ - Prof. Maria Grazia Bottone, Prof. Marco Biggiogera

Studio in vivo e in vitro degli effetti citotossici del cisplatino e di nuovi composti del platino: studio morfologico immunoistochimico e molecolare dei processi di proliferazione e morte cellulare

Collaboratori: Violetta Insolia, Valentina Astesana, Beatrice Ferrari

L’azione del cisplatino e di nuovi composti, il [Pt (O, O’ – acac) (γ-acac) (DMS)] e il Pt(IV)-bis(carboxylato), viene valutata in vitro su linee cellulari da tumori di origine neurale e in vivo sullo sviluppo post natale di aree del Sistema Nervoso Centrale nel ratto (ippocampo e cervelletto). La tossicita’ del trattamento si identifica con l’attivazione da parte delle cellule di processi di morte cellulare con conseguente alterazione del ciclo cellulare e di componenti cellulari quali gli organuli citoplasmatici.

Nello studio vengono utilizzate tecniche immunocitochimiche e microscopiche, tecniche di western blotting e citometriche.

Collaborazioni: Prof. FP. Fanizzi, Dipartimento di Scienze e Tecnologie Biologie ed Ambientali (DiSTeBA) dell'Università del Salento, Lecce; Prof. Domenico Osella, Dipartimento di Scienze e Tecnologie Avanzate, Università del Piemonte Orientale "Amedeo Avogadro", Alessandria.

4) Studio istologico ed istochimico in situ della citotossicita' di farmaci antitumorali veicolati localmente su gel di fibrina o nanoparticelle - Prof. Vittorio Bertone

Le ricerche riguardano principalmente argomenti di biologia cellulare, con particolare riferimento agli aspetti differenziativi (plasticità morfo-fenotipica) e citocinetici in sistemi cellulari in vivo in vitro (proliferazione epoliploidizzazione cellulare, morte apoptotica), relativi a differenti tessuti e organi di Vertebrati e dell’Uomo, con particolare riferimento al parenchima epatico. Gli studi sono condotti in condizioni normali (cicli biologici degli eterotermi), sperimentali (esposizione a xenobiotici, a farmaci, a radiazioni e a stress da ipossia e perfusione d'organo) e patologiche (trasformazione e invasione neoplastica), analizzando parallelamente anche i meccanismi di degenerazione cellulare su base apoptotica e autofagocitica. Le metodologie di ricerca prevalentemente utilizzate sono di tipo cito-istochimico utilizzando microscopia in campo chiaro e in fluorescenza, con visualizzazione in situ di specifiche attività di proteine enzimatiche, marcatura immunoistochimica in situ di differenti molecole e morfometria mediante analisi di immagine digitale.