Descrizione del modulo "CARATTERIZZAZIONE IMMUNOFENOTIPICA ATTRAVERSO ANALISI CITOFLUORIMETRICA DEI PRINCIPALI TIPI CELLULARI DEL SISTEMA IMMUNE. (ME.P07.006.006)"

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  • Descrizione del modulo "CARATTERIZZAZIONE IMMUNOFENOTIPICA ATTRAVERSO ANALISI CITOFLUORIMETRICA DEI PRINCIPALI TIPI CELLULARI DEL SISTEMA IMMUNE. (ME.P07.006.006)" (literal)
Potenziale impiego per bisogni individuali e collettivi
  • La componente genetica responsabile del costante equilibrio tra le popolazioni del sistema immunitario è stata finora esplorata su larga scala solo dal nostro gruppi di ricerca, sia in termini di popolazioni cellulari (tratti immunofenotipici) analizzate simultaneamente che in termini di numero di individui geneticamente caratterizzati. Tale progetto nasce dall'esigenza di colmare, anche solo in piccola parte, le lacune scientifiche esistenti nel campo dell'immunologia umana per comprendere quali tratti immunofenotipici siano implicati nello sviluppo di patologie, sia immunitarie che apparentemente non correlate al sistema immune, e nella senescenza. La distinzione dei volontari in individui fumatori e non fumatori permetterà inoltre di identificare le popolazioni leucocitarie che sono maggiormente disregolate dal fumo di sigaretta e pertanto principalmente implicate in patologie legate al fumo. Complessivamente questo studio permetterà l'individuazione di nuovi target terapeutici e lo sviluppo di nuovi farmaci per diverse condizioni (patologie, senescenza, fumo) in cui il sistema immunitario è soggetto ad alterazioni. (literal)
Tematiche di ricerca
  • Lo studio in oggetto si propone di effettuare un'accurata dissezione fenotipica delle principali popolazioni del sistema immunitario in quanto una loro alterazione quantitativa può predisporre numerose patologie. Inoltre, anche processi fisiologici quali l'invecchiamento possono essere influenzati dai livelli delle cellule del sistema immunitario. Pertanto, lo studio del sistema immunitario riveste una grande rilevanza sia clinica che scientifica. Il presente progetto ha quattro obbiettivi principali: i) individuare i fattori genetici che regolano i livelli quantitativi di numerose popolazioni cellulari che costituiscono il sistema immunitario e verificare l'associazione dei loro livelli con patologie umane ii) identificare le popolazioni cellulari immunitarie associate all'invecchiamento e dimostrare un possibile arricchimento delle varianti genetiche associate a questi tratti negli individui ultranovantenni iii) identificare le sottopopolazioni leucocitarie soggette ad una variazione quantitativa dipendente dal fumo di sigaretta. iv) valutare l'effetto delle varianti di predisposizione precedentemente identificate sul profilo trascrizionale di popolazioni cellulari specifiche. (literal)
Competenze
  • La tematica principale è rappresentata dall'immunologia umana e le basi genetiche che determinano la sua variabilità. Da ciò si evince che lo studio richiede competenze molteplici e specializzate che si possono riassumere come segue: i) competenze bio-mediche indispensabili per il disegno sperimentale, la scelta e la comprensione funzionale e clinica dei tratti immunologici oggetto di studio; ii) competenze matematico-statistiche che permettono la correlazione dei dati genetici ed epidemiologici con i dati immunofenotipici mediante il calcolo dell'ereditabilità, gli studi di associazione sull'intero genoma e il calcolo delle correlazioni fra fumo o senescenza e i tratti immunologici presi in esame; iii) competenze bioinformatiche per comprendere su larga scala il legame tra il fenomeno biologico osservato e la sua collocazione all'interno di specifiche vie metaboliche o processi cellulari; iv) competenze biotecnologiche necessarie per la produzione dei dati biologici sia immunofenotipici che genetici. (literal)
Tecnologie
  • La tecnologia principale utilizzata nella presente commessa e la citometria a flusso, infatti disponiamo di due analizzatori FACS Canto II (BD Biosciences) in grado di rilevare contemporaneamentesino a 8 anticorpi fluorescenti e un separatore cellulare BD FACSAria III (BD Biosciences) in grado di discriminare fino a 14 fluorocromi e separare contemporaneamente 4 popolazioni cellulari. Per assicurarci che un dato campione di sangue sia acquisito nella stessa maniera nel corso dello progetto, che comprende alcuni anni, sono stati effettuati giornalmente dei controlli di qualità quali l'acquisizione di due tipologie di biglie che ci forniscono sia un controllo elettronico che di funzionamento generale della macchina nonché di usura dei laser. Inoltre, settimanalmente l'attendibilità delle misurazioni citofluorimetriche sono state verificate grazie all'acquisizione di un campione di un sangue stabilizzato per il quale l'intervallo di misurazione prevista per le principali sottopopolazioni leucocitarie è fornito dalla ditta produttrice. (literal)
Obiettivi
  • Negli ultimi anni si è assistito a una fase di stasi per l'industria farmaceutica infatti, i nuovi farmaci commercializzati sono spesso delle riformulazioni di farmaci già esistenti. Ne sono un classico esempio i farmaci immunosoppressivi utilizzati per migliorare il quadro clinico di pazienti affetti da disfunzioni a carico del sistema immunitario i quali non agiscono su bersagli cellulari specifici e manifestano spesso una bassa efficacia. Gli obbiettivi principali del nostro studio consistono nel i) fornire le basi genetiche della variabilità immunofenotipica ii) correlare i tratti immunofenotipici con patologie mediante l'identificazione di associazioni genetiche coincidenti fra immunofenotipi e patologie iii) identificare sottotipi di cellule bianche (e varianti associate ad esse) implicate nella senescenza iv) identificare disregolazioni quantitative e qualitative fumo-dipendente a carico del sistema immunitario v) identificare differenze genotipo dipendente nel profilo trascrizionale di popolazioni cellulari specifiche. In questo modo possono essere identificati i meccanismi coinvolti nell'insorgenza di numerosissime patologie con importanti ricadute in campo farmacologico. (literal)
Stato dell'arte
  • L'immunologia umana rappresenta un campo biomedico solo parzialmente esplorato, tuttavia la comprensione dei suoi meccanismi è fondamentale per capire come una sua disregolazione possa essere implicata nell'insorgenza di gravi patologie. Il presente modulo si propone di valutare il contributo genetico sulla variabilità del sistema immunitario mediante la dissezione fenotipica di numerose popolazioni cellulari immunocompetenti. Il primo approccio per valutare la componente genetica responsabile della variabilità fenotipica dei tratti in esame consiste nella stima dell'ereditabilità su un campione di circa 1000 individui. L'elevata ereditabilità dei tratti immunofenotipici ci ha fornito la prova che l'equilibrio del sistema immune sia fortemente regolato geneticamente nonostante la sua intrinseca e fisiologica attitudine a fluttuazioni in risposta agli insulti ambientali. Il successivo studio di associazione sull'intero genoma ha confermato l'esistenza di varianti genetiche che regolano i livelli di sottopopolazioni leucocitarie ed ha evidenziato un chiaro legame tra numerosi tratti analizzati e patologie sia a carico del sistema immunitario che apparentemente non correlate ad esso. (literal)
Tecniche di indagine
  • La misurazione dei tratti immunofenotipici e l'isolamento delle cellule d'interesse è ottenuta mediante citometria a flusso (vedi sezione successiva), mentre la caratterizzazione genetica dei donatori è effettuata mediante diverse piattaforme di genotipizzazione per arrivare ad un numero pari a 23 milioni di varianti a singolo nucleotide e 1.7 milioni di inserzioni/delezioni (di massimo 15 nucleotidi) sia genotipizzate che imputate. Gli approcci statistici per dissezionare la variabilità immunofenotipica consistono sia nella stima dell'ereditabilità che nello studio di associazione sull'intero genoma tra gli stessi tratti e i genotipi appartenenti a 3900 volontari afferenti alla coorte ProgeNIA e 181 ultranovantenni originari della Barbagia. Le analisi statistiche relative alla variabilità dei tratti e ai modelli di covariate sono effettuate mediante il software \"R\", mentre l'ereditabilità viene calcolata su famiglie estese usando il programma \"Poly\". Inoltre, il calcolo di associazione viene effettuato come regressione lineare su tratti continui utilizzando il programma \"MERLIN\" e successivamente formattato mediante il programma \"Scrips\". (literal)
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