Descrizione del modulo "Applicazioni di approcci multidisciplinari \"Omics\" per l'individuazione di Biomarcatori e per indagini a livello molecolare (INT.P02.015.002)"

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  • Descrizione del modulo "Applicazioni di approcci multidisciplinari \"Omics\" per l'individuazione di Biomarcatori e per indagini a livello molecolare (INT.P02.015.002)" (literal)
Potenziale impiego per bisogni individuali e collettivi
  • Gli obiettivi ed i risultati della ricerca proposta potrebbero essere di rilevanza per la loro trasferibilità diretta all'assistenza e cura di pazienti con ASD attraverso una caratterizzazione molecolare che permetta di programmare un approccio dietetico e terapeutico mirato (literal)
Tematiche di ricerca
  • Il progetto prevede di analizzare con un approccio integrato, bioinformatico e molecolare, il possibile effetto neurotossico di alcuni xenobiotici, in particolare le micotossine, presenti su molti alimenti. Questo effetto potrebbe essere una concausa nel'insorgenza del disturbo autistico (ASD) la cui eziopatologia è multifattoriale e ancora incerta. L'ipotesi è che in alcuni pazienti autistici ci sia una particolare sucettibilità all'effetto neurotossico delle micotossine e questo potrebbe essere spiegato attraverso 1) l'individuazione (con metodi bioinformatici) delle proteine che interagiscono con gli xenobiotici stessi e 2) con l'individuazione di possibili marcatori (SNPs) che rendono queste proteine più vulnerabili all'effetto tossico rispetto ai wt. L'individuazione di geni e marcatori coinvolti nello sviluppo dello spettro autistico potra assistere la scelta dietetica e terapeutica di questi pazienti (literal)
Competenze
  • Il personale coinvolto nel progetto è dottorato in biotecnologie e ha maturato esperienza nei in vari settori della biologia molecolare con particolare riferimento alla diagnostica. L'ITB CNR possiede spazie e strumentazione specifiche per la genotipizzazione dei campioni messi a disposizione dall'Istituto Medea di Bosisio Parini e per l'analisi bioinformatica prevista dal progetto (literal)
Potenziale impiego per processi produttivi
  • Una volta individuati, attraverso indagini bioinformatiche, i geni che interagiscono con gli xenobiotici e individuati, con indagine molecolare, all'interno degli stessi geni (in pazienti ASD selezionati) possibili SNPs correlati alla suscettibilità agli xenobiotici sarà possibile creare un chip diagnostico per la ricerca di marcatori molecolari di suscettibilità agli xenobiotici correlati a ASD. Questo chip per la genotipizzazione (o chip a bassa densità di diagnosi) potrebbe essere progettato in modo da coprire un ampio spettro di varianti e potrebbe permettere una diagnosi precoce del rischio di sviluppare uno stato ASD per pianificare un programma dietetico o farmacologico Questo sarebbe di grande importanza, dato che l'autismo è una malattia complessa e multifattoriale, in cui diversi fattori possono giocare ruoli diversi nelle diverse persone; (literal)
Obiettivi
  • Identificare marcatori che aumentino il rischio di sviluppo ASD in presenza di xenobiotici, e aprire la strada per una diagnosi e una terapia personalizzata nell'ASD 1) La conferma di una correlazione statistica tra i livelli di micotossine nei fluidi e la presenza di ASD permetterà di stabilire per la prima volta il ruolo di queste nell'eziogenesi dell'autismo 2)le analisi su pazienti ASD con una reattività maggiore alle micotossine o ad altri xenobiotici permetterà di identificare geni non causativi ma in grado di aumentare il rischio di sviluppare ASD dopo il contatto con questi xenobiotici. L'identificazione di SNP associati allo sviluppo di ASD sarà di aiuto nella prevenzione, nella diagnosi e nelle strategie per il trattamento mirato di questi pazienti pianificando un trattamento dietetico e farmacologico mirato. 3)la biologia computazionale cercherà possibili interattori macromolecolare per le micotossine e spiegherà come l'interazione disturbi un corretto sviluppo neurologico favorendo così una progettazione razionale di dieta e/ofarmaci in grado di agire su un numero selezionato di pazienti ASD e fornendo un modello di approccio applicabile ad altri xenobiotici (literal)
Stato dell'arte
  • L'interazione tra cibo, fattori genetici, gastrointestinale e malattie neuropsichiatriche è presente in varie patologie umane Il disturbo dello spettro autistico (ASD) è una malattia multifattoriale con eziologia incerta e i fattori implicati nella sua patogenesi sono genetici (meno del 10%), epigenetici e ambientali. Un aumento di ASD negli ultimi decenni, fa propendere per un'ipotesi ambientale. Alcuni studi hanno analizzato il ruolo degli xenobiotici come i metalli pesanti e pestici o di agenti infettanti (rosolia e citomegalovirus) nell'insorgenza di ASD; tuttavia alcuni risultati sono contraddittori Probabilmente, la variabilità genetica gioca un ruolo fondamentale nella modulazione della suscettibilità di un individuo ad alcuni fattori ambientali. In questo lavoro si individuerà, con un approccio bioinformatico, l'interazione tra alcuni xenobiotici (micotossine) e proteine umane. In campioni di DNA di pazienti autistici, si procederà poi ad un'analisi molecolare per la ricerca di possibili marcatori di sucettibilità in grado di spiegare e predire l'interazione xenobiotico-patway metabolico e programmare una dieta o una terapia mirate (literal)
Tecniche di indagine
  • Per le indagini molecolari è disponibile un laboratorio di biologia molecolare attrezzato per l'estrazione e la quantificazione del DNA e per la sua amplificazione e analisi. Per le simulazioni di biologia computazionale e bioinformatica, due clusters sono attualmente disponibili. Il primo è un cluster Linux formato da 32 nodi, ognuno SuperMicro equipaggiati con due processori: il 2.50Ghz INTEL(R) Quad-core e il 16GB Xeon(R), per un totale di 256 processori e 512 GB di RAM. Questo cluster possiede dischi da 20 TB ed è interconnesso con una rete Infiniband 4X. Il secondo cluster è composto da 70 nodi, ognuno dei quali composto da due 275-dual core AMD Opteron CPUs (totale di 4 cores) e 8 GB di RAM. Tutti i nodi sono connessi tramite una rete Infiniband da 10 Gbit/sec per la massima scalabilità degli algoritmi. Inoltre, sono disponibili 18.5 TB per lo storage ridondante. Sono inoltre disponibili stazioni grafiche e PC equipaggiati con programmi ad hoc per la visualizzazione dei sistemi molecolari. (literal)
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