Institute of molecular genetics (IGM)

  • Institute of molecular genetics (IGM) (literal)
  • Istituto di genetica molecolare (IGM) (literal)
  • HISTORICAL BACKGROUND The Institute of Molecular Genetics (IGM) was founded in September 2000 by the fusion of two CNR centers in Pavia: the Institute of Biochemical and Evolutionary Genetics (IGBE) and the Centre for Histochemical Studies (CSI). In 2007, two further sections in Bologna and Chieti, both previously part of another CNR Institute (ITOI: Institute for organ transplantation and immunology), joined IGM. Thanks to a formal collaboration agreement, the section in Bologna is hosted within the Orthopedic Rizzoli Institute. The remaining section in Chieti, formed by 4 technicians and a single researcher, has been suppressed in 2014 and transformed into a detached branch of the Pavia unit. In spite of this complex history, the various components of the Institute share common scientific interests with a high level of methodological complementarity. IGM combines investigations on basic cellular processes, renowned at international level, with applied and translational research. SCIENTIFIC ACTIVITY. IGM is mainly involved in basic research on fundamental biological processes. Four main lines of investigation can be identified, on which converge the activities of groups in Pavia e Bologna: - Genome replication, repair and maintenance. DNA replication and repair – are at the heart of cell proliferation, evolution and maintenance of genomes. Understanding the molecular mechanisms and regulatory circuits at the basis of these fundamental processes is one of the traditional interests of the institute in Pavia. It is now clear that the integrity of the genome depends on the complex interplays between important biochemical reactions involving the double helix: transcription, replication and repair. How the molecular machineries involved in these processes are coordinated? What are the consequences of a failure in this coordination? Which are the key players in this game? To answer these questions the activities focus on: i) the molecular and cell biology of DNA replication in human and yeast cells; ii) mechanisms of DNA repair and of DNA damage tolerance; iii) the effect of checkpoint activation in response to DNA damage; iv) cell apoptosis, vi) telomere maintenance and senescence. - Hereditary genetic disorders. A significant contribution to address the problem of genome maintenance comes, at least in part, by the genetic, molecular and cell biology analyses of hereditary genetic disorders. Two groups of hereditary disorders are presently studied in the institute: i) genetic diseases due to defects in DNA repair such as xeroderma pigmentosum, Cockayne syndrome and trichothiodystrophy. The interplays between transcription and DNA repair machineries determine the different clinical manifestations of these disorders. ii) Investigations on musculoskeletal dystrophies, including Emery-Dreifuss muscular dystrophy and Hutchinson-Gilford progeria syndrome, have revealed the importance of nuclear lamina in determining the higher-order organization of chromatin, the chromosome distribution in the interphase nucleus and the epigenetic program. All the aspects deeply impact gene expression and DNA stability. - RNA metabolism is another area of intense research activity. A few CNR researchers investigate the impact of RNA metabolism on genome stability. A failure in the coordination between transcription and DNA replication, in fact, may cause DNA damage. At the same time, transcription and production of short RNAs is required for the assembly of functional DNA repair complexes. It is still an open question whether epigenetic reorganizations resulting from DNA damage may affect gene expression programs by interfering with pre-mRNA processing. Post-transcriptional regulation of gene expression is another field of analysis, in particular, for what concerns the role of splicing factors and alternative splicing programs in tumor progression and in the stress response. Finally, the role of non-coding RNAs in chromatin organization is also investigated. - Computational analysis. Traditional interests include the analysis of the genetic structure of the Italian population and of complex genetic diseases. To fulfill the increased need of bioinformatics analysis in modern biology, IGM researchers active in this field have developed the CABGen facility of the institute to interpret genome wide RNA-Seq and Chip-Seq data. Moreover, in collaboration with the Institute of mathematics of CNR in Pavia (IMATI) they develop new tools for the interpretation of gene expression profiles. APPLIED AND TRANSLATIONAL RESEARCH Knowledge obtained through basic science investigations is applied to the development of bioactive compounds and translated into innovative diagnostic and therapeutic strategies for inherited and acquired genetic diseases. These activities include the development of: - antiproliferative, antiviral and antibacterial compounds and regulators of apoptosis. - therapeutic approaches tested in muscle cells from dystrophic patients and in stem cells models. - methods and instrumentations for quantitative auto-fluorescence cytometric analysis of normal and pathological cells aimed at clinical diagnosis (optical biopsy) and to monitor stem cell differentiation programs. - protocols to define the role of radiation on the proliferation of stem cells. - animal models of complex diseases and genetic disorders. In addition IGM offers a series of services to internal and external users most of which free of charge on a collaboration basis. A detailed description is available at the web site of the Institute ( TRAINING The Institute is involved in training programs of the University of Pavia and Bologna. As part of this activity, IGM researchers supervise University students during the execution of their experimental work required for the preparation of the master degree theses. In addition, several researchers teach University courses as contract professors. The Institute participates in the organization of courses and seminars of the PhD program in \"Genetics, Molecular and Cellular Biology\" of the University of Pavia. IGM researchers are faculty members of the same doctorate. PhD students are present also at the IGM unit in Bologna thanks to an agreement with the University of that city. SCIENTIFIC PRODUCTIVITY AND COLLABORATIONS In the last 4 years (2011-2014) IGM researchers published more than 250 scientific articles on international peer-reviewed journals with an average IF:5,2. Remarkably, the list includes several articles on Top scientific journals, including Nature, Science and Cell. This outstanding scientific productivity granted access to numerous national and international competitive funding, which regularly exceeded one million euros per year. IGM researchers have established an extensive network of collaborations with scientists in Italy and abroad. Moreover, they actively collaborate with clinical groups in Italian hospitals, including the Orthopedic Rizzoli Institute in Bologna and the San Matteo hospital in Pavia. It is worth mentioning that, as part of the collaboration with the San Matteo hospital, IGM is establishing a Biobank for the genetic analysis of rheumatoid arthritis. IGM ORGANIZATIONAL STRUCTURE IGM belongs to the network of CNR institutes of the Department of Biomedical Sciences. It hosts 59 CNR employees (34 researchers, 3 Technologists, 17 technicians, 5 administrative staff). Of these 12 researchers, 1 Technologist, 4 technicians work in the Bologna section. Moreover, each year the IGM has about 80 post-doc fellows, PhD and undergraduates students. The research activity is organized in 7 Research Sections (Commesse) funded by external grants: 1) Innovative approaches to molecular medicine: from new drugs development to diagnosis. 2) Hereditary disorders with defects in dna repair. Functional and genetic analysis of factors involved in genome stability. 3) Artificial chromosomes for gene therapy. Studies on DNA replication in human cells, cell cycle control and proliferation. 4) Computational Biology. 5) Degenerative muscular skeletal diseases. 6) Molecular targets for the control of tumor progression. 7) Post-transcriptional control of gene expression in response to stress. Factors controlling pre-mRNA splicing in normal and cancer cells. (literal)
  • CENNI STORICI L'Istituto di Genetica Molecolare (IGM) è nato nel settembre del 2000 dalla fusione di due centri del CNR di Pavia: l'Istituto di Biochimica e Genetica Evoluzionistica (IGBE) e il Centro di Studi per l’Istochimica (CSI). Nel 2007, si è arricchito di due sezioni a Bologna e Chieti, entrambe precedentemente associate ad un altro Istituto del CNR (ITOI: Istituto per il trapianto di organi e l’immunologia). Grazie ad un accordo di collaborazione, la sezione di Bologna è ospitata all'interno dell’Istituto Ortopedico Rizzoli. La sezione di Chieti, costituita da 4 tecnici e da un singolo ricercatore, è stata soppressa nel 2014 e trasformata in sede di lavoro. Nonostante questa storia complessa, le varie componenti dell'Istituto condividono interessi scientifici comuni con un alto livello di complementarietà metodologica. IGM combina indagini di ricerca di base di alto profilo scientifico su processi biologici fondamentali con ricerca applicata e traslazionale. ATTIVITÀ SCIENTIFICA. IGM è coinvolto nella ricerca di base su processi biologici fondamentali. Possono venir identificate quattro principali di linee di ricerca, su cui convergono le attività dei gruppi di Pavia e Bologna: - Replicazione e riparazione del DNA. Replicazione e riparazione del DNA giocano un ruolo chiave nella proliferazione cellulare e nell'evoluzione e stabilità dei genomi. La comprensione dei meccanismi molecolari e dei circuiti di regolazione alla base di questi processi è uno degli interessi tradizionali dell'istituto di Pavia. E' ormai chiaro che l'integrità del genoma dipende dalle complesse interazioni tra importanti reazioni biochimiche che coinvolgono la doppia elica: la trascrizione, la replicazione e la riparazione. Come vengono coordinati i macchinari molecolari coinvolti in questi processi? Quali sono le conseguenze di un non corretto coordinamento? Quali sono i principali attori in gioco? Per rispondere a queste domande le attività si concentrano su: i) la biologia molecolare e cellulare della replicazione del DNA in cellule umane e di lievito; ii) i meccanismi di riparazione del DNA e la tolleranza al danno; iii) l'effetto dell'attivazione checkpoint in risposta al danno sul DNA; iv) l'apoptosi cellulare, v) l’integrità dei telomeri e la senescenza. - Malattie genetiche ereditarie. Un contributo significativo per comprendere in che modo viene garantita la stabilità del genoma viene, almeno in parte, dall’analisi di malattie genetiche ereditarie. Due gruppi di malattie ereditarie sono attualmente studiate presso l'Istituto: i) malattie dovute a difetti di riparazione del DNA, come Xeroderma pigmentoso, sindrome di Cockayne e Tricotiodistrofia. Le interazioni tra i macchinari di trascrizione e riparazione del DNA determinano le diverse manifestazioni cliniche osservate nei pazienti. ii) Indagini su distrofie muscolo-scheletriche, tra cui la distrofia muscolare di Emery-Dreifuss e la sindrome di Hutchinson-Gilford, hanno rivelato l'importanza della lamina nucleare nel determinare l'organizzazione della cromatina, la distribuzione dei cromosomi nel nucleo interfasico e il programma epigenetico. Tutti aspetti che influenzano profondamente sia l’espressione genica che la stabilità del genoma. - Il metabolismo dell’RNA è un'altra area di intensa attività di ricerca. Alcuni ricercatori del CNR hanno studiato l'impatto del metabolismo dell'RNA sulla stabilità del genoma. Un non corretto coordinamento tra trascrizione e replicazione del DNA, infatti, può causare danni al DNA. D’altronde, la trascrizione e la produzione di brevi RNA sono necessarie per l'assemblaggio di complessi funzionali di riparazione del DNA. E' ancora da chiarire se le riorganizzazioni epigenetiche indotte da danni sul DNA possano o meno influenzare i programmi di espressione genica interferendo con la maturazione del pre-mRNA. La regolazione post-trascrizionale dell'espressione genica è un altro campo di analisi, in particolare, per quanto riguarda il ruolo dei fattori di splicing e programmi di splicing alternativo nella progressione tumorale e nella risposta allo stress. Infine, viene studiato il coinvolgimento di RNA non-codificanti nell'organizzazione della cromatina. - Analisi computazionale. Tradizionalmente i ricercatori dell’IGM attivi in quest’area si sono occupati dell'analisi della struttura genetica della popolazione italiana e di malattie genetiche complesse. Per soddisfare la crescente necessità di analisi bioinformatica della biologia moderna, in questi ultimi anni è stato sviluppato CABGen, un servizio dell'istituto per l’analisi di dati di RNA-Seq e Chip-Seq. Inoltre, in collaborazione con l'Istituto di matematica del CNR di Pavia (IMATI) vengono sviluppati nuovi strumenti per l'interpretazione dei profili di espressione genica. RICERCA APPLICATA E TRASLAZIONALE La informazioni derivanti dalla ricerca di base vengono applicate allo sviluppo di composti bioattivi e tradotte in strategie diagnostiche e terapeutiche innovative per malattie genetiche ereditarie e acquisite. Queste attività comprendono lo sviluppo di: - Composti ad attività antiproliferativa, antivirale e antibatterica e regolatori dell’apoptosi. - Approcci terapeutici validati in cellule muscolari di pazienti distrofici e in modelli basati su cellule staminali. - Metodi e strumentazioni per analisi di citometria quantitativa dell’auto-fluorescenza di cellule normali e patologiche finalizzata alla diagnosi clinica (biopsia ottica) e a monitorare i programmi di differenziazione delle cellule staminali. - Protocolli per definire il ruolo della radiazione sulla proliferazione delle cellule staminali. - Modelli animali di malattie complesse e le malattie genetiche. Inoltre IGM offre una serie di servizi agli utenti interni ed esterni la maggior parte dei quali gratuiti su una base di collaborazione. Una descrizione dettagliata è disponibile presso il sito web dell'Istituto ( FORMAZIONE L'Istituto è coinvolto in programmi di formazione dell'Università degli Studi di Pavia e di Bologna. Nell'ambito di questa attività, i ricercatori IGM seguono gli studenti universitari durante l'esecuzione del loro lavoro sperimentale necessario per la preparazione delle tesi di laurea. Inoltre, diversi ricercatori insegnano a corsi universitari come professori a contratto. L'Istituto partecipa all'organizzazione di corsi e seminari del Dottorato in \"Genetica, Biologia Molecolare e Cellulare\" dell'Università degli Studi di Pavia. Ricercatori IGM sono docenti dello stesso dottorato. E' possibile svolgere il dottorato di ricerca anche presso l'Unità di Bologna dell’IGM grazie ad un accordo con l’Università degli Studi di Bologna. PRODUTTIVITÀ SCIENTIFICA E COLLABORAZIONI Negli ultimi 4 anni (2011-2014) i ricercatori IGM hanno pubblicato più di 250 articoli scientifici su riviste internazionali peer-reviewed con un IF medio di 5,2. Vale la pena sottolineare che l'elenco comprende diversi articoli su riviste scientifiche prestigiose tra cui Nature, Science e Cell. Questa eccezionale produttività scientifica ha permesso di ottenere numerosi grant competitivi nazionali e internazionali, per un ammontare di finanziamenti regolarmente superiore al milione di euro l'anno. Ricercatori IGM hanno stabilito una fitta rete di collaborazioni con scienziati in Italia e all'estero. Inoltre, collaborano attivamente con gruppi clinici in ospedali italiani, tra cui l’Istituto Ortopedico Rizzoli di Bologna e l'ospedale San Matteo di Pavia. Vale la pena ricordare che, nell'ambito della collaborazione con l'ospedale San Matteo, IGM sta creando una Biobanca per l'analisi genetica di artrite reumatoide. STRUTTURA ORGANIZZATIVA IGM appartiene alla rete degli istituti CNR del Dipartimento di Scienze Biomediche. Ospita: - 59 Dipendenti CNR (34 ricercatori, 3 tecnologi, 17 tecnici e 5 amministrativi). Di questi 12 ricercatori, 1 tecnologo, 4 tecnici attivi nella sezione di Bologna. Inoltre l’IGM ospita annualmente circa 80 giovani assegnisti, borsisti, dottorandi e laureandi. L'attività di ricerca è organizzata in 7 sezioni di ricerca (Commesse) finanziate da contributi esterni. 1) Approcci innovativi di medicina molecolare: dallo sviluppo di nuovi farmaci alla diagnosi. 2) Malattie genetiche dovute a difetti nella riparazione del DNA che predispongono ai tumori. Analisi genetica funzionale dei fattori importanti per l'integrità del genoma. 3) Cromosomi artificiali per terapia genica. Studi sulla replicazione del DNA in cellule umane; controllo del ciclo cellulare e della proliferazione. 4) Biologia computazionale. 5) Patogenesi delle malattie degenerative muscolo-scheletriche. 6) Bersagli molecolari per il controllo della progressione tumorale. 7) Studio della Regolazione Post-Trascrizionale dell'Espressione Genica in Risposta a Stress. Fattori che Controllano lo Splicing dei mRNA in Cellule Normali e nei Tumori. (literal)
Istituto esecutore di
Ha afferente
  • IGM (literal)
  • Institute of molecular genetics (IGM) (literal)
  • Istituto di genetica molecolare (IGM) (literal)
Parte di
Afferisce a
  • Principali collaborazioni Commessa ME.P04.004 Sviluppo e meccanismo d'azione di analoghi nucleotidici e nucleosidici come composti antiproliferativi e antivirali : nuovi composti e nuovi bersagli per la terapia Contratti UE: 6FP-LSHB-CT-2003-503480: Targeting Replication and Integration of HIV 6FP-LSHP-CT-2006-037257: Exploiting cellular export of nuclear transcripts as HIV innovative therapy ISS-VI_PROGRAIDS-Conv.40G36: Ruolo funzionale della proteina vif di hiv-1 nel processo di retrotrascrizione virale\" Contratti FIRB: RBAU01LSR4_001 RBNE01J3SK_003 Università degli Studi di Pavia- Dip. Medicina Sperimentale - Sez. Patologia Generale Proff. Vanio Vannini, Lucia A. Stivala Oggetto: Caratterizzazione del meccanismo antiproliferativo del resveratrolo su cellule umane. IRCCS Policlinico S.Matteo-Serv. Virologia, Pavia Prof. Giuseppe Gerna, Dr. Fausto Baldanti, Dr.ssa Stefania Paolucci Oggetto: Caratterizzazione dei meccanismi di resistenza farmacologica del virus HIV-1 ad inibitori della trascrittasi inversa. Università degli Studi di Siena- Dip. Farmaco-Chimico Tecnologico, Siena Prof. Maurizio Botta, Prof. Federico Corelli Oggetto: Identificazione di nuovi inibitori della trascrittasi inversa del virus HIV-1 Oggetto: Identificazione di nuovi inibitori delle tirosine chinasi della famiglia Src. Oggetto: Identificazione di nuovi inibitori della Purina nucleoside fosforilasi umana. European Center for Drug Discovery NatSynDrugs, Siena Prof. Giuseppe Campiani Oggetto: Identificazione di nuovi inibitori della trascrittasi inversa del virus HIV-1 Oggetto: Identificazione di nuovi inibitori della elicasi NS3 del virus HCV Oggetto: Identificazione di nuovi inibitori dell’adenosina chinasi umana Università degli Studi di Roma -La Sapienza, Dipartimento Studi Farmaceutici, Roma Proff. Marino Artico, Roberto DiSanto, Antonello Mai, Romano Silvestri Oggetto: Identificazione di nuovi inibitori della trascrittasi inversa del virus HIV-1 Università delgi Studi di Messina- Dipartimento Farmaco-Chimico, Messina Alba Chimirri Oggetto: Identificazione di nuovi inibitori della trascrittasi inversa del virus HIV-1 Ist. Superiore di Sanità-Roma Dr.ssa Eugenia Dogliotti, Dr. Marco Crescenzi, Dr.ssa Margherita Bignami Oggetto: Caratterizzazione biochimica di complessi multiproteici competenti per la riparazione del DNA da cellule umane Istituto di Biochimica delle Proteine IBP-CNR, Napoli Prof. Mosè Rossi, Dr.ssa Francesca Pisani Oggetto: Cratterizzazione funzionale dell'interazione tra DNA polimerasi umane e loro proteine accessorie. Aziende Chimiche Riunite Angelini Francesco A.C.R.A.F. S.p.A. Dott.ssa Giorgia Mangano Oggetto: Screening di potenziali inibitori della Purina Nucleoside Fosforilasi umana (hPNP) Collaborazioni Esterne con Enti di Ricerca Stranieri: Heriot-Watt University- Chemistry, School of Engineering & Physical Sciences, Edinburgh (UK) Prof. Nicola Howarth Oggetto: Identificazione di nuovi inibitori della trascrittasi inversa del virus HIV-1 Katholieke Universiteit Leuven- Laboratory for Molecular Virology and Drug Discovery, Leuven (Belgium) Prof. Myriam Witvrouw Oggetto: Identificazione di nuovi inibitori della trascrittasi inversa del virus HIV-1 Engelhardt Institute of Molecular Biology -Russian Academy of Sciences, Moscow (Russia) Prof. Marina Kukhanova Oggetto: Identificazione di nuovi inibitori delle DNA polimerasi eucariotiche Institute of Chemical Biology and Fundamental Medicine -Russian Academy of Sciences, Novosibirsk (Russia) Prof. Olga Lavrik Oggetto: Caratterizzazione biochimica di complessi multiproteici competenti per la riparazione del DNA da cellule umane Université Pierre et Marie Curie- UMR 7098 - Biochimie Cellulaire, Paris (France) Prof. Joëlle Sobczak-Thepot Oggetto: Ruolo della ciclina A nella regolazione della fase S delle cellule di mammifero. University of Zürich-Irchel, Inst. of Veterinary Biochemistry & Molecular Biology, Zürich (Switzerland) Prof. Ulrich Hübscher Oggetto: Cratterizzazione funzionale dell'interazione tra DNA polimerasi umane e loro proteine accessorie. Institute of Pharmacology and Structural Biology IPBS-CNRS, Toulouse (France) Dr. Giuseppe Villani Oggetto: Cratterizzazione funzionale dell'interazione tra DNA polimerasi umane e loro proteine accessorie. GLSynthesis, Inc MA USA Prof. George E. Wright (President) Oggetto: Identificazione di nuovi inibitori della timidina chinasi del virus erpetico BV. Commessa ME.P05.005 Malattie genetiche dovute a difetti nella riparazione del DNA che predispongono ai tumori. Analisi genetica funzionale dei fattori importanti per l'integrità del genoma. PARTNER Dip di Genetica e Microbiologia, Università degli Studi di Pavia Dip di Scienze Biomolecolari e Biotecnologie, Università degli Studi di Milano Istituto Ricerche Farmacologiche Mario Negri, Milano Istituto di Statistica Medica e Biometria, Facoltà di Medicina e Chirurgia, Università degli Studi di Milano Fondo Edo Tempia per la lotta contro i tumori, Biella Istituto Nazionale per la Ricerca sul Cancro, Department of Translational Oncology, Genova Laboratory of Molecular and Cell Biology, Istituto Dermopatico dell’Immacolata, Roma Dept of Environment and Primary Prevention, Istituto Superiore di Sanità, Roma Dept of Cell Biology and Dept of Clinical Genetics, Erasmus University MC, Rotterdam, The Netherlands Genome Damage and Stability Centre, University of Sussex, Brighton, UK Institut de Genetique et de Biologie Moleculaire et Cellulaire, CNRS/INSERM, Strasbourg, Francia Institut Gustave Roussy, CNRS, Villejuif, Francia Ecole Normale Supérieure de Lyon, Francia Basic Research Laboratory, Center for Cancer Research, National Cancer Institute, Bethesda, USA Dept of Molecular Genetics and Biochemistry, University of Pittsburgh Cancer Institute, Pittsburgh, USA Dept of Biostatistics, Johns Hopkins Bloomberg School of Public Health, Baltimore, USA Department of Biological Sciences, Stanford University, Stanford, USA ATTUALI COMMITTENTI FONDAZIONE CARIPLO 1) Patogenomica di tre malattie ereditarie difettive nella riparazione del DNA e nella trascrizione, 2004.1543/10.8441 2) Controllo Genetico ed Epigenetico della Stabilità del Genoma, Progetto Nobel COMUNITÀ EUROPEA 1) DNA Repair and human health, MRTN-CT-2003-503618 2) Rare genetic skin diseases, 6 FP, LSHM-CT-2005-512117 MINISTERO DELL'ISTRUZIONE, DELL'UNIVERSITÀ E DELLA RICERCA 1) Analisi funzionale di geni patologici implicati nel mantenimento dell'integrità del genoma, FIRB RBNE01RNN7 2) In vitro and in vivo models to investigate the molecular mechanisms of oxidative DNA damage and repair, Progetti di cooperazione scientifica e tecnologica recepiti negli accordi Italia-USA, RBIN042YJ7 3) Nuovi sistemi cellulari per lo studio della riparazione delle rotture a doppia elica del DNA in cellule di mammifero, RBAU01ZB78 MINISTERO SANITÀ Avanzamenti diagnostici nelle malatie ereditarie della cute, Protocollo d'intesa Italia-USA, Progetto di Ricerca su Malattie rare, convenzione 526/A29 IDI-CNR TELETHON Dissecting the genetic basis and molecular mechanisms of Premature Ovarian Failure (POF) ASSOCIAZIONE ITALIANA PER LA RICERCA SUL CANCRO DNA repair disease Commessa ME.P05.006 Cromosomi artificiali per terapia genica. Studi sulla replicazione del DNA in cellule umane; controllo del ciclo cellulare e della proliferazione. 1) International Center for Genetic Engineering and Biotechnology-Trieste 2) Dipartimento di Scienze Biomolecolari e Biotecnologie- Università di Milano 3) MRC- Human Genetics Unit- Chromosome Biology Section-Edinburgo GB 4) Istituto di Biochimica delle Proteine-CNR- Napoli 5) Istituto Internazionale di Genetica e Biofisica- CNR- Napoli 6) U598 INSERM, Parigi, Francia 7) Istituto Nazionale Tumori, Milano 8) Dipartimento di Biologia Cellulare, Università di Pavia 9) Dipartimento di Studi Farmaceutici, Università La Sapienza, Roma 10) Istituto Superiore di Sanità - Roma 11) Department of Biological Sciences - California State University, 12) Dipartimento di Biochimica - Università di Bologna 13) Dipartimento di Biologia Strutturale e Funzionale- Università dell'Insubria - Busto Arisizio 14) Dipartimento di Genetica e Microbiologia- Università di Pavia Commessa ME.P06.010 Sviluppi metodologici in citometria e applicazioni alla sperimentazione biomedica; in vitro imaging a) Collaborazioni con istituti in grado di fornire il necessario supporto tecnologico-strumentale (Dip. Elettronica per l'Automazione, UniBS; Dip. Fisica Sanitaria, Ist. Tumori Milano, Ditta FIBERLAN, Milano) e biomedico (Dip. Medicina Interna Sez. Farmacologia, UniPV; Neurochirurgia, Parma; Chirurgia Generale, PD). b) Laboratorio citometria Ist. Mario Negri. Milano; Centro Citometria Univ. Urbino; Ditta FRAEN (MI). c) Max Delbruck Center for Molecular Medicine, Università di Berlino (Dr. M.C. Cardoso). LBCMCP, Université P. Sabatier, Toulouse, Francia (Prof. B. Ducommun). Commessa ME.P07.005.001 Genetica della popolazione italiana e meccanismi di evoluzione Département de Mathématiques et de Statistique, Université de Montréal, Montréal, Canada. Laboratori di Genetica Umana, Genetica di Popolazioni e Immunogenetica, Dipartimento di Genetica e Microbiologia, Università di Pavia. Sezione di Biologia e Genetica, Dipartimento Materno-Infantile e di Biologia-Genetica, Facoltà di Medicina e Chirurgia, Università di Verona. AVIS provinciali italiane. Unità di Diabetologia, INRCA - Ancona. Dipartimento di Statistica ed Economia Applicate \"Libero Lenti\", Università di Pavia. Commessa SV.P13.001.001 Studio della regolazione post-trascrizionale dell'espressione genica in risposta a stress. Fattori che controllano lo splicing dei mRNA in cellule normali e nei tumori. Prof. F: Baralle ICGEB - Trieste - Analisi di complessi ribonucleici Prof. M. Biggiogera Università di Pavia - Microscopia elettronica Prof. A: Pombo MRC - London - Analisi dei territori cromosomici Prof. PM Comoglio - IRCCS Candiolo - Ruolo di SF2/ASF nella mobilità cellulare Prof. Michael Green - Howard Hughes Medical Institute, University of Massachusetts Medical School, USA. Interazione tra SF2/ASF e trascritti di Ron Prof. Jamal Tazi, Universités Université Montpellier II- Métabolisme des ARN messagers. Sviluppo di inibitori dello splicing alternativo di specifici geni da utilizzare per approcci terapeutici Commessa ME.P03.012.001 Bersagli molecolari per il controllo della progressione tumorale S. Gilmour, Animal Genomics, AgResearch, Hamilton, Nuova Zelanda: costrutti isoforme PKC; RF. Irvine, Department of Pharmacology, Tennis Court Road, Cambridge, UK: anticorpi isoforme PLC; A.R. Migliaccio, Laboratorio di Biochimica Clinica, Istituto Superiore di Sanità, Roma: modelli animali GATA1-low; L. Cocco, Dipartimento di Scienze Anatomiche Umane e Fisiopatologia dell'Apparato Locomotore, Cell Signalling Laboratory, Università di Bologna: modelli cellulari e modulazione delle PLC nucleari; S. Marmiroli, Dipartimento di Anatomia e Istologia, Università di Modena e Reggio Emilia, Modena: organizzazione del citoscheletro, ruolo di Akt; L. Giuliani ISPESL- Roma: protocolli e normative di esposizione a NIR; S. Grimaldi INMM-CNR Tor Vergata Roma: esposizione a NIR in camere schermate. Commessa ME.P05.014.001 Patogenesi delle malattie degenerative muscolo-scheletriche Prof P Bonaldo, Universita' di Padova Dr E Bertini, OBG, (Istituto di Ricovero e Cura a Carattere Scientifico, IRCCS), Roma. Dr P Guicheney, INSERM, Parigi Prof. G. Novelli Università Tor Vergata, Roma Prof. Roland Foisner, Max F. Perutz Laboratories, Medical University of Vienna, Austria. Dr. G. Bonne INSERM, Parigi. Dr. L. Gordon, Progeria Research Fundation, Boston, USA Prof. David Araujo-Vilar, Universidade de Santiago de Compostela, Spain. Dr. E. Lucarelli, Istituto Ortopedico Rizzoli, IRCCS Bologna Dr. K. Scotlandi, Istituto Ortopedico Rizzoli, IRCCS Bologna S. Avnet, Istituto Ortopedico Rizzoli, IRCCS Bologna G Lisignoli, Istituto Ortopedico Rizzoli, IRCCS Bologna Prof. David Araujo-Vilar, Università di Santiago de Compostela, Spagna Network Italiano Laminopatie ECLip, European Consortium for Lipodystrophies Commessa ME.P06.012 Studio dell'interazione tra campi elettromagnetici e cellule eucariotiche Modulo ME.P06.012.001: Studio dell'interazione tra campi elettromagnetici e cellule eucariotiche ISPESL (committente) Università \"La Sapienza\" Modulo ME.P06.012.002: Protocolli di combinazioni di campi elettrici, magnetici ed elettromagnetici pulsati per il trasferimento di molecole ad attività farmacologica in vitro ed in vivo ISPESL per la messa a punto del sistema espositivo e di elettroporazione Prof. Vito Michele Fazio, Università Campus Bio-Medico di Roma Facoltà di Medicina e Chirurgia per consulenza sulle molecole farmacologiche. Dr. A. Lisi per la Biologia Cellulare Dr. E. Massi per la Biologia Molecolare Stabulario Università Cattolica Sacro Cuore per l'eventuale uso in vivo su modello animale della nuova metodica. Modulo ME.P06.012.003: Interazione tra frequenze di risonanza di ciclotrone di ioni e biosistemi ISPESL-DIPIA - Roma ISPESL - Venezia Università \"La Sapienza\" - Roma Università \"Tor Vergata\" - Roma Istituto di Struttura della Materia CNR - Roma Istituto di Fisiologia Clinica - Siena Istituto di Genetica Molecolare IGM CNR - Bologna Istituto Neurobiologia e Medicina Molecolare INMM CNR - Roma Fondazione EBRI-Santa Lucia - Roma Modulo ME.P06.012.005: Effetti delle radiazioni di risonanza di ciclotrone di ioni sulla proliferazione di cellule staminali ematopoietiche INMM-CNR ROMA TOR-VERGATA Dr. Settimio Grimaldi (Committente) IFC-CNR Siena Dr.ssa Caterina Cinti (Partner) ISPESL – ROMA Dr Livio Giuliani (Partner) Modulo ME.P06.012.006: Studio dell'interazione dei campi elettromagnetici con modelli di membrana cellulare Principali collaboratori e committenze del Laboratorio \"Interazione campi elettromagnetici e modelli membrana (ICEmM)\" sono: Annesini, M.C., Prof., Ing. Chimica, \" La Sapienza\" (Modelli dinamici e cinetiche enzimatiche) D'Inzeo, G. Prof., Dir. Dip. Ing. Elettronica, \"La Sapienza\" (Meccanismi di interazione tra EMR e biosistemi) Gallerano, G.P., Dr. UTS-FIS ENEA-Frascati (THz source Compact FEL- Fisica-Ottica) ICEmB (Centro Interuniversitario Interazioni tra Campi Elettromagnetici e Biosistemi) in convenzione con l' INMM dal 1996. Luisi, L., Prof., Dip. Biologia, Università Roma 3 (Liposomi giganti, sviluppo nuovi modelli) Memoli, A. Prof. Farmacia, \"La Sapienza\" (Liposomi applicazioni analitiche e nuovi farmaci) Villalobo, A., PhD, CSCI, University of Madrid, Spain (Biochimica, Gap junction) Chamberlain, M. Prof., Dip. Fisica, University of Durham, UK (THz microscope, imaging- Fisica-Ottica) Weightman, P., Prof., Dip. Fisica, University of Liverpool, UK (THz sources, 4GLS at Daresbury, UK) Maria Rosaria Scarfì, Primo Ricercatore CNR-IREA (THz-BRIDGE Project-Effetti su colture cellulari) Luigi Filippelli, Università della Calabria, (Studi 2-HNMR su sistemi modello fosofolipidi/Espositori 234 GHz) Commessa PM.P04.007 Dispositivi multifunzionali avanzati basati su nanostrutture organiche e ibride e loro investigazione mediante sonde ottiche non convenzionali (DIMO) Modulo PM.P04.007.001: Dispositivi multifunzionali avanzati basati su nanostrutture organiche e ibride e loro investigazione mediante sonde ottiche non convenzionali (DIMO) Collaborazioni scientifiche: IBM, Zurich (CH); IMEC, Leuven (B); AMO GmbH, Aachen (D); Philips-Einhdoven (NL); 3 Dag-Zurich (CH); Exitech-Oxford (UK); Centro Ricerche Plastoptica, Amaro (UD); CSEM- Zurich (CH); Università Northwestern (USA); Università di Hong Kong; CNR-ISOF, CNR-IMEM, CNR-ITOI; INSTM – Milano, Firenze, Catania, Padova; Università di Milano; Università di Bologna; Università di Parma; Sincrotrone di Trieste; CNR Departimento Materiali e Dispositivi Committenti: ELECTROLUX S.p.A., Sued Chemie S.p.A. Modulo PM.P04.007.002-003: Imaging ottico in modelli bio e nanotecnologici Dr. Marco Canossa del Dipartimento di Farmacologia dell'Università di Bologna Prof.ssa Marialuisa Melli del Dipartimento di Biologia Evoluzionistica Sperimentale dell'Università di Bologna (literal)
Attività di formazione
  • L'Istituto di Genetica Molecolare partecipa attivamente alla formazione pre e post-laurea di studenti dell'Università di Pavia. L'Istituto ospita regolarmente numerosi laureandi e dottorandi e cura la preparazione dei rispettivi lavori di tesi. L'Istituto partecipa con proprio personale alla organizzazioni di corsi e seminari nell'ambito delle Scuole di Dottorato in \"Scienze Genetiche, Molecolari e Cellulari \" dell'Università di Pavia. Ricercatori IGM fanno parte del consiglio dei docenti dello stesso dottorato. Inoltre, diversi ricercatori tengono corsi universitari a contratto. Per quanto concerne la formazione del personale, l'Istituto organizza cicli di seminari e conferenze su tematiche scientifiche di attualità nonché incontri tecnico-scientifici con specialisti nelle nuove tecnologie per la presentazione di nuove metodiche e di nuovi prodotti per la ricerca. Da segnalare anche l'attività di formazione rivolta a tutto il personale sulle tematiche di sicurezza e quella più specificamente amministrativa in funzione delle nuove procedure di contabilità. L'unità di Bologna partecipa ai programmi di alternanza scuola lavoro, alle attività della \"Notte dei ricercatori\" e fornisce spazi e tutoraggio per gli stage estivi di studenti delle scuole secondarie (SperimEstate). (literal)
  • Via Abbiategrasso, 207 (literal)
  • 27100 (literal)
  • Pavia (literal)
  • PV (literal)
  • 0382-546322 (literal)
Codice CDS
  • 040 (literal)
  • CABGen: CENTRO D’ANALISI BIOINFORMATICHE PER LA GENOMICA Personale coinvolto: Silvia Bione, Antonella Lisa, Roberta Carriero, Paolo Cremaschi. CABGen si occupa di bioinformatica e statistica applicata alle scienze della vita (medicina, biologia, biologia molecolare, farmacologia, genetica) ed è specializzato nell’offrire servizi che vanno dalla progettazione alla conduzione di analisi bioinformatiche e statistiche fino alle attività di comunicazione scientifica. Il centro è in grado di intervenire in una qualunque fase del progetto offrendo uno, alcuni o tutti i servizi necessari allo svolgimento della ricerca. I servizi offerti riguardano: • Analisi di dati d’espressione da esperimenti di microarrays • Analisi di dati di Next Generation Sequencing (RNAseq, ChIP seq, DNAseq, Exome sequencing) • Messa a punto di strumenti per la raccolta dati e lo study-design • Progettazione e costruzione di database per l’archiviazione dei dati • Sviluppo di strumenti informatici per l’interrogazione dei database • Revisione indipendente della parte statistica di lavori scientifici • Accounting per l’uso del cluster computazionale IMMUNOLOCALIZZAZIONE DI COMPARTI SUB-NUCLEARI Personale coinvolto: Alessandra Montecucco (responsabile del servizio di ricerca), Fiorenzo Peverali, Simone Sabbioneda. Negli ultimi anni l’applicazione delle tecniche di imaging associate ad approcci di biologia molecolare ha permesso l'identificazione dei vari domini funzionali presenti nel nucleo di cellule di mammifero. Contrariamente ai corpi nel citoplasma, i sotto-comparti nucleari non sono circondati da una membrana e sono caratterizzati da un flusso costante di proteine. Di conseguenza corpi nucleari mostrano un comportamento altamente dinamico e subiscono drastici riarrangiamenti in risposta a segnali extra- e intra-cellulari. Un numero crescente di proteine associate a questi sotto-compartimenti nucleari sono coinvolte in malattie genetiche. Inoltre, questa compartimentazione è funzionale alla regolazione spaziale e temporale dei processi biochimici che avvengono nel nucleo (replicazione, trascrizione e splicing). Il nostro gruppo ha dato un contributo significativo a questo tipo di analisi. Questo servizio offre la nostra competenza per la caratterizzazione di proteine nucleari coinvolte in malattie genetiche. Servizio offerti: 1. Analisi di immunolocalizzazione di proteine nucleari per microscopia convenzionale e confocale 2. Immunolocalizzazione di un antigene di interesse in cellule colorate con anticorpi diretti contro marcatori di specifici sotto-comparti nucleari (replication factories, transcription factories, speckles, Cajal bodies, domini eterocromatici, membrana nucleare, corpi apoptotici). 3. Possiamo assistere gli utenti nel selezionare la migliore strategia per studiare la distribuzione di proteine in esperimenti di sovraespressione (vettori e proteine fuse a tag o a proteine fluorescenti). Per informazioni e preventivi personalizzati rivolgersi a: ANALISI MORFOFUNZIONALE ED ULTRASTRUTTURALE DELL'INVOLUCRO NUCLEARE E DELLA CROMATINA Personale coinvolto: Giovanna Lattanzi, Stefano Squarzoni, Cristina Capanni, Elisabetta Mattioli, Vittoria Cenni, Rosalba Del Coco. Negli ultimi anni l’uso della microscopia ottica associato alla biologia molecolare ha portato all’identificazione dei diversi domini funzionali che costituiscono il nucleo delle cellule di mammifero. L’analisi della distribuzione delle proteine nel nucleo è particolarmente interessante dato che la regolazione spazio-temporale dei processi biochimici negli eucarioti è ottenuta grazie ad un elevato grado di compartimentalizzazione. Oltre 10 patologie ereditarie sono state recentemente associate a mutazioni di proteine dell’involucro nucleare o di proteine correlate. Queste patologie sono state definite laminopatie. Con questo servizio intendiamo offrire la nostra competenza a supporto di gruppi di ricerca che occasionalmente lavorano o che vogliono iniziare a studiare proteine nucleari coinvolte in malattie genetiche. MICROSCOPIA ELETTRONICA A TRASMISSIONE E A SCANSIONE Personale coinvolto: Stefano Squarzoni, Nicoletta Zini, Patrizia Sabatelli. L’uso della microscopia elettronica associato alla biologia molecolare ha portato all’identificazione di domini subnucleari coinvolti nell’organizzazione e nel rimodellamento della cromatina, nella replicazione del DNA e nella produzione di RNA. L’analisi ultrastrutturale ha consentito l’identificazione di alterazioni nucleari nelle patologie con difetto della lamina nucleare e in alcune distrofie muscolari di diversa origine. (L’analisi ad altissima risoluzione in microscopia elettronica a trasmissione del tessuto muscolare permette l’identificazione di anomalie ultrastrutturali in patologie muscolari ereditarie ed acquisite, incluse le distrofie muscolari. (L’uso della microscopia elettronica associato alla biologia cellulare ha portato all’identificazione di alcuni meccanismi di crescita di cellule staminali su biomateriali da impianto. (L’uso della microscopia elettronica a scansione associato alla microanalisi viene utilizzato per l’analisi dell’usura di protesi ortopediche. SPETTROSCOPIA DI FLUORESCENZA, VICINO UV-VISIBILE Personale coinvolto Anna Cleta Croce La tecnica a disposizione permette la raccolta di spettri di eccitazione / emissione nei rispettivi intervalli spettrali 200-800; 210-900 nm da sostanze fluorescenti in soluzione acquosa o in etanolo. Generalmente, e in dipendenza dalle proprietà delle sostanze da analizzare, le quantità necessarie per l’analisi sono inferiori al mg. COLTURE CELLULARI PRIMARIE Personale coinvolto: Elisabetta Mattioli, Giovanna Lattanzi, Cristina Capanni, Vittoria Cenni, Rosalba Del Coco. L’IGM-CNR ha un laboratorio per l’allestimento, l’espansione e la conservazione di colture di cellule da tessuti bioptici umani. Si allestiscono colture di mioblasti, fibroblasti cutanei e muscolari, pre-adipociti. Le colture vengono testate per la contaminazione da micoplasmi. La conservazione dei campioni avviene in azoto liquido. CONSULENZA E ANALISI STATISTICA DI DATI EPIDEMIOLOGICI E GENETICI Personale coinvolto: Antonella Lisa, Ornella Fiorani, Ginevra Biino Il laboratorio si occupa di statistica applicata alle scienze della vita (medicina, biologia, biologia molecolare, farmacologia, genetica) ed è specializzato nell’offrire servizi che vanno dalla progettazione alla conduzione della ricerca e dall’analisi statistica fino alle attività di comunicazione scientifica. Il laboratorio è in grado di intervenire in una qualunque fase del progetto in corso offrendo uno, alcuni o tutti i servizi necessari allo svolgimento della ricerca. Servizi offerti: disegni di ricerca, messa a punto di strumenti per la raccolta dei dati, progettazione e costruzione di data base per l’archiviazione dei dati sviluppo di strumenti informatici per l’interrogazione dei data base, analisi statistica dei dati Stesura di report per la sintesi dei risultati Preparazione del materiale per la comunicazione scientifica Revisione indipendente della parte statistica di lavori scientifici Accurate ricerche bibliografiche e consultazione di banche dati specialistiche Aree di competenza: - Epidemiologia clinica (studi trasversali, studio di coorte, studio caso-controllo, clinical trial) - Epidemiologia ambientale - Epidemiologia genetica (studi di associazione, analisi di heritability, analisi di linkage) - Psicometria (sviluppo e validazione di strumenti psicometrici) (literal)
  • L’Istituto di Genetica Molecolare di Pavia è un centro di riferimento a livello nazionale ed internazionale per la biologia molecolare e cellulare applicata alle cellule umane e allo studio di malattie genetiche ereditarie e acquisite. L’Istituto ha una consolidata esperienza e tradizione nei seguenti settori: - Biochimica e biologia molecolare della replicazione e riparazione del DNA. Vengono utilizzati approcci sofisticati di biologia molecolare (analisi di intermedi replicativi con 2D-gel) e cellulare (in vivo analisi di complessi assemblati su danni sequenza specifici) per studiare il coordinamento tra trascrizione, replicazione e riparazione del DNA in cellule umane e in lievito. Viene caratterizzata la biochimica dei processi riparativi ed analizzato l’impatto del metabolismo dell’RNA sul danno e la riparazione del DNA. - Analisi molecolare e cellulare del ciclo cellulare e dei processi apoptotici e delle cascate di segnale attivate in risposta al danno sul DNA. - Biologia molecolare dei fattori di splicing dell’RNA e analisi, anche tramite RNA-Seq, del ruolo dello splicing alternativo nella risposta cellulare a stress e nella progressione tumorale. - Analisi di non coding RNAs (lunghi e corti) e della loro rilevanza nella risposta a vari tipi di stress come heat shock e danno sul DNA. - Analisi dell’organizzazione cromatinica in risposta al danno sul DNA in sistemi cellulari modello tramite esperimenti di ChIP-Seq (chromatin immuno-precipitation e sequenziamento massivo) e analisi bio-informatica. - Analisi genetica – molecolare e cellulare di malattie rare da difetti di riparazione del DNA (xeroderma pigmentoso, tricotiodistrofia e sindrome di Cockayne). Analisi funzionale degli effetti delle mutazioni in geni rilevanti. Le informazioni ottenute vengono utilizzate per applicazioni diagnostiche e per la classificazione di pazienti affetti. - Tecniche di microscopia ottica ed elettronica per lo studio dell’organizzazione strutturale del nucleo, in particolare delle alterazioni nelle laminopatie. Per l’analisi in vivo vengono utilizzate anche proteine di fusione con reporter fluorescenti. - Sviluppo di modelli animali per lo studio i) della leucemia promielocitica acuta (APL), ii) dello sviluppo osseo, con eliminazione o sovra-espressione di geni omeotici iii) di amiloidosi senile. - Analisi proteomica di vie di trasduzione del segnale identificate 1) dalla chinasi PKR di risposta allo stress e all’infiammazione e 2) e dalla chinasi AKT. Studio del loro impatto nella funzione nucleare e nelle leucemie. - Espressione in sistemi modello di enzimi umani, batterici e virali, purificazioni proteiche, saggi in vitro, screening di collezioni di composti, sviluppo di inibitori specifici con attività antiproliferativa, antivirale e antibatterica. - Sviluppo di strumentazione e metodologie per analisi citometriche in fluorescenza della cellula normale e patologica e staminali finalizzate alla diagnostica clinica (biopsia ottica) e allo studio del differenziamento. - Analisi bioinformatica di dati di RNA-Seq e Chip-Seq. Sviluppo di nuovi strumenti bioinformatici in collaborazione con l’IMATI, l’istituto di analisi matematica del CNR a Pavia. Analisi della struttura genetica delle popolazioni italiane, variabilità genetica; modelli matematici di evoluzione. (literal)
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  • Via Abbiategrasso, 207 - 27100 Pavia (PV) (literal)
  • L’Istituto si occupa di studiare i) i meccanismi molecolari alla base del metabolismo del DNA e dell’RNA, ii) l’organizzazione del nucleo della cellula, nonché iii) la risposta cellulare a stimoli fisiologici e stressanti. Gli studi si avvalgono di metodiche di genetica umana, biologia molecolare e cellulare e di approcci bioinformatici. La conoscenza ottenuta attraverso la scienza di base è applicata allo sviluppo di composti bioattivi e tradotta in strategie diagnostiche e terapeutiche innovative per malattie genetiche ereditarie e acquisite. RICERCA DI BASE - Indagini molecolari dei meccanismi che controllano i) la stabilità del genoma (replicazione e riparazione del DNA), ii) il coordinamento tra trascrizione, riparazione e replicazione del DNA, iii) il ruolo del metabolismo dell’RNA nella riparazione del DNA ed infine iv) la proliferazione/apoptosi di cellule umane. Una particolare attenzione è posta nell’analisi dell’impatto che questi meccanismi hanno su condizioni patologiche (cancro, malattie ereditarie, invecchiamento, infezioni virali). Questo tipo di ricerca è teso anche ad identificare nuovi possibili bersagli per approcci terapeutici innovativi; - IGM è uno dei pochi centri Italiani per lo studio dello splicing dei trascritti genici e del ruolo di questo meccanismo nella progressione tumorale; - Analisi di pathway di trasduzione del segnale che influenzano la divisione cellulare e funzioni nucleari come la riparazione del DNA o il processamento dei trascritti. Viene studiato anche l’impatto sulla progressione tumorale. - Applicazione e sviluppo di strumenti bio-informatici per l'analisi dei dati di RNA-Seq e Chip-Seq. Cabgen è la facility dell'Istituto coinvolta in questi studi e si avvale di un sistema di calcolo IBM ad alte prestazioni, acquisito grazie ad una grant Cariplo. Vengono applicati approcci di bioinformatica anche all’analisi di malattie genetiche complesse. RICERCA APPLICATA. - Sviluppo di biomolecole con attività antiproliferative, antivirali e antibatteriche. Questa ricerca viene portata avanti in collaborazione con centri di ricerca in ambito chimico/farmaceutico, industre farmaceutiche e biotecnologiche; - Sviluppo di metodologie di citologia analitica con applicazioni alla diagnostica biomedica, in particolare per quanto riguarda la biopsia ottica in campo operatorio; RICERCA TRASLAZIONALE - Identificazione di geni-malattia e l’analisi molecolare e funzionale di mutazioni patologiche. In particolare i) IGM è un centro di riferimento europeo per gli studi di patologie dovute a mutazione in geni della riparazione del DNA come xeroderma pigmentoso, tricotiodistrofia e sindrome di cockayne con ipersensibilità alla luce solare. In questo contesto l’IGM fornisce un servizio gratuito di supporto alla diagnosi clinica. ii) La sezione di Bologna, in collaborazione con l’Istituto ortopedico Rizzoli, studia malattie muscolo-scheletriche dovute a mutazioni in geni per le proteine della lamina nucleare. Tra queste la Progeria. Il gruppo inoltre ha organizzato il Network Italiano Laminopatie per favorire le interazioni tra clinici, ricercatori di base e famiglie di pazienti. La pagina Web del Network è ospitata sul sito internet dell’Istituto ( Infine vengono studiati nuovi possibili approcci terapeutici per queste patologie basati sia su piccole molecole che sulla veicolazione di oligonucleotidi antisenso con nanoparticelle. Cruciale per queste ricerche traslazionali è l’interazione con l’Istituto Rizzoli di Bologna. ATTIVITÀ DI FORMAZIONE IGM è coinvolto nei programmi di formazione universitaria e di dottorato dell’Università di Pavia. (literal)
Attività di ricerca
  • L'attività dell'Istituto è organizzata in 7 Reparti (Commesse) di cui 5 attive a Pavia e 2 a Bologna. I progetti sono totalmente finanziati da fondi esterni tranne il progetto bandiera Epigen a cui partecipano ricercatori di più commesse. L'insieme delle attività è caratterizzato da una notevole interazione tra gruppi e da una sostanziale omogeneità di interessi con utilizzo di approcci di biologia molecolare e cellulare alle problematiche biologiche più attuali. L'Istituto da sempre è punto di riferimento culturale e organizzativo a livello nazionale ed internazionale per quanto riguarda le ricerche nel campo della genetica, della biologia molecolare e cellulare, e delle relative applicazioni biotecnologiche. Inoltre, grazie al rapporto di stretta interazione con il Dipartimento di Biologia e Biotecnologie dell'Università di Pavia, IGM partecipa alla formazione di giovani. Di seguito un breve sunto delle attività di ricerca svolte presso IGM. BERSAGLI MOLECOLARI PER IL CONTROLLO DELLA PROGRESSIONE TUMORALE (Commessa ME.P03.012). Responsabile: Dott. William Blalock Questa è una delle due commesse attive a Bologna all’interno dell’Istituto Ortopedico Rizzoli. La ricerca, di tipo interdisciplinare e traslazionale, si propone di sfruttare le competenze del gruppo nei settori 1) della trasduzione di segnali infiammatori (inositide-dipendente e stress mediato) nel nucleo cellulare, 2) della regolazione dei processi apoptotici e di sopravvivenza cellulare. Gli studi si avvalgono di campioni bioptici e cellulari ottenuti da pazienti già classificati da un punto di vista clinico e sottoposti a terapie. Vengono studiati i meccanismi di progressione di malignità e dei potenziali bersagli per una terapia farmacologica di alcune patologie neoplastiche. La ricerca prevede anche di determinare il grado di nocività di radiazioni elettromagnetiche non ionizzanti ed una loro eventuale implicazione nei meccanismi neoplastici. Obiettivi specifici e sviluppi applicativi sono: a) definire i meccanismi di regolazione della progressione tumorale che coinvolgono in particolare la trasduzione dei segnali infiammatori/stress. Viene studiato l'interattoma nucleare di PKR in un modello di leucemia acuta per comprendere il ruolo di questa chinasi nella biogenesi ribosomale, divisione cellulare, espressione genica e stabilità di mRNA/RNA \"processing\". b) definire l'attività di proteine chinasi e la trasduzione del segnale come bersaglio della terapia anti-tumorale. In questo ambito sono stati vagliati numerosi protocolli di inibizione farmacologica di chinasi e altri enzimi rilevanti in una serie di leucemie. c) Una linea interessante riguarda la caratterizzazione degli RNA contenuti negli esosomi. d) Vengono anche condotti studio di matrici per la rigenerazione ossea/dentina e neurogenesi. SVILUPPO E MECCANISMO D'AZIONE DI ANALOGHI NUCLEOTIDICI E NUCLEOSIDICI COME COMPOSTI ANTIPROLIFERATIVI E ANTIVIRALI: NUOVI COMPOSTI E NUOVI BERSAGLI PER LA TERAPIA (Commessa ME.P04.004) Responsabile: Dott. Giovanni Maga Questa Commessa si qualifica come una piattaforma integrata per lo sviluppo e l'applicazione di approcci innovativi in campo biomedico. La commessa incarna lo spirito della ricerca di tipo traslazionale, in cui la ricerca di base, volta ad acquisire nuove informazioni sui processi biologici di interesse, si fonde con la ricerca applicata, orientata alla traduzione delle conoscenze in campo applicativo. Parte integrante dell'attività della Commessa è la ricerca di sinergie con il settore privato. L’attività si articola su due linee principali. 1) Identificazione di nuovi bersagli e nuove molecole per sviluppo di farmaci, antivirali, antiprotozoari, antibatterici e anti-tumorali. Vengono sviluppati inibitori farmacologici contro proteine di interesse biomedico espresse in batteri, o lievito o cellule di insetto. Tra le proteine analizzate i) la tirosina chinasi Hck coinvolta nelle leucemie e nel ciclo vitale di HIV-1, ii) la endonucleasi PA-X del virus dell'Influenza A umano iii) la chinasi cellulare Pim coinvolta nella regolazione del ciclo cellulare; iv) la timidina chinasi erpetica. Vengono anche chiariti con metodi biochimici i meccanismi tramite quali i composti identificati esplicano la loro attività. Una parte del gruppo si occupa di studiare gli effetti di derivati della berberina sul metabolismo delle cellule tumorali. Nell’ambito della caratterizzazione dell’effetto che il microambiente ha sulle cellule del tumore, in collaborazione con il Dipartimento di Ingegneria, vengono sviluppati dispositivi fotonici per separare cellule con proprietà di motilità, elasticità e forma differenti. Vengono anche identificati biomarcatori di stress cellulare in soggetti esposti a fonti di stress endogene o ambientali (ad esempio Arsenico). Parte dell’attività si focalizza su argomenti di ricerca di base che costituiscono la base per nuovi studi applicativi. Ad esempio, viene studiato anche il meccanismo di azione della DNA polimerasi lambda, una polimerasi specializzata coinvolta nella riparazione del danno a doppio filamento con il meccanismo del non-homologous end joining. Inoltre viene caratterizzato il coinvolgimento della poli(ADP-ribosilazione) in vari tipi di morte cellulare: apoptosi, autofagia, parthanatos e necroptosi. 2) La seconda linea di ricerca riguarda lo sviluppo di nuove tecniche e metodologie ottiche per biologia di base e pratica clinica. Recentemente questa attività è stata oggetto di interesse da parte di numerose PMI. Vengono a messe a punto metodologie e strumentazioni per applicare l’autofluorescenza cellulare a metodi di biopsia ottica. Questo permette di identificare in tempo diretto le cellule tumorali o monitorare la sofferenza tissutale durante durante le operazioni chirurgiche. La metodica viene utilizzata anche per studiare il differenziamento delle cellule staminali. MALATTIE GENETICHE DOVUTE A DIFETTI NELLA RIPARAZIONE DEL DNA CHE PREDISPONGONO AI TUMORI. ANALISI GENETICA FUNZIONALE DEI FATTORI IMPORTANTI PER L'INTEGRITÀ DEL GENOMA. (Commessa: ME.P05.005) Responsabile: Dott.ssa Miria Stefanini La ricerca si propone di contribuire alla comprensione di alcune patologie ereditarie e di alcuni dei meccanismi che giocano un ruolo fondamentale nel mantenimento della struttura e della funzione del genoma. Obiettivi specifici sono: 1) Comprensione delle basi patogenetiche e della relazione genotipo-fenotipo nelle malattie ereditarie difettive nella riparazione per excisione di nucleotidi (NER). Vengono condotti esperimenti di RNA-Seq, proteomica e biologia molecolare per identificare nuovi geni per malattie ereditarie difettive nel NER, quali xeroderma pigmentosum (XP), tricotiodistrofia (TTD), sindrome di Cockayne (CS) e UV-sensitive syndrome (UVSS) e chiarire i meccanismi molecolari attraverso cui si esplica la loro funzione. Nell’ambito di questa attività viene anche eseguita la caratterizzazione cellulare, genetica e molecolare di nuovi pazienti. Oltre che di supporto per la diagnosi clinica, la caratterizzazione di nuovi casi permette di arricchire la collezione di linee cellulari con nuove mutazioni in geni del NER. Viene inoltre studiata l’interazione tra il complesso trascrizionale e quello di riparazione in funzione della risposta al danno sul DNA e per chiarire il ruolo di questa interazione nel definire le caratteristiche dei pazienti affetti da difetti di NER. 3) Identificazione di funzioni coinvolte nella trasformazione cellulare e nell'amplificazione genica. Ruolo dei telomeri e della telomerasi nel mantenimento della stabilità del genoma. Grazie all’uso del modello delle tumosfere viene studiato l’effetto della sovra-espressione della telomerasi nella trasformazione neoplastica. Le cellule vengono caratterizzate sia dal punto di vista dei profili di espressione che delle proprietà di staminalità e di tumorigenicità in vivo. In collaborazione con dipartimento di Ingegneria dell’Università di Pavia viene sviluppato un nuovo dispositivo microfluidico per distinguere popolazioni cellulari con diversa capacità migratoria e metastatica e per studiare la risposta a farmaci che interferiscono con l'organizzazione dei microtubuli. 4) Definizione del ruolo di modificazioni post-traduzionali di fattori coinvolti nella riparazione del DNA. Viene studiato il ruolo dell'acetilazione di fattori del NER nella risposta a danni genotossici in particolar modo l’effetto dell’acetilazione sul legame alla cromatina e successiva degradazione proteolitica di PCNA e la rilevanza di questo evento nell’efficienza di riparazione del DNA. In questo ambito viene studiata la sindrome di Rubinstein-Taybi (RSTS), caratterizzata da difetti di espressione di CBP o di p300, due enzimi che acetilano fattori della riparazione del DNA in particolare di quelli coinvolti nel \"base excision repair\" (BER). Viene anche studiato il ruolo di p21CDKN1A nella regolazione dell'attività di PARP-1 ai siti di danno al DNA. CROMOSOMI ARTIFICIALI PER TERAPIA GENICA. STUDI SULLA REPLICAZIONE DEL DNA IN CELLULE UMANE; CONTROLLO DEL CICLO CELLULARE E DELLA PROLIFERAZIONE. (Commessa: ME.P05.006) Responsabile: Dott.ssa Alessandra Montecucco. La replicazione del DNA occupa una posizione centrale nel ciclo cellulare ed è soggetta a numerosi meccanismi di controllo tesi a coordinarla con gli altri momenti della vita della cellula. L’obiettivo di questa unità di ricerca è di caratterizzare i meccanismi che controllano la replicazione del DNA sia nella fase di inizio che in quella di allungamento, sia durante la progressione del ciclo cellulare che in condizioni di stress replicativo. Un altro obiettivo è di utilizzare origini di replicazione del DNA umano come elementi costitutivi di vettori di espressione per applicazioni biotecnologiche. - L’origine di replicazione associate al gene dalla Lamina B2 (LamB2-Ori) è in grado di prevenire il silenziamento genico. In collaborazione con la ditta Avantea sono stati messi a punto e validati vettori basati sul Lamb2-Ori e sulla tecnologia RMCE che hanno permesso l’espressione stabile del gene reporter EGFP in maniera stabile e durevole anche in assenza di pressione selettiva. - Difetti in enzimi della replicazione possono indurre rotture della doppia elica durante l’evento replicativo. L’ipotesi di lavoro è che un aumentato livello basale di danni sul DNA possa influenzare l’espressione genica e l’identità cellulare. Per verificare questa ipotesi sono state utilizzate cellule umane mutate nel gene della DNA ligasi I che mostrano un aumentato livello basale di rotture del DNA prodotte durante la fase S in seguito ad una non corretta maturazione dei frammenti di Okazaki. Sono in corso esperimenti di biologia cellulare e molecolare, oltre che di RNA-Seq e ChIP-Seq, per comprendere l’impatto del danno sul DNA sui profili di espressione. Aumentati livelli di danno sul DNA si osservano normalmente nelle cellule tumorali, sia a causa di condizioni stressanti nel microambiente tumorale che per il sostenuto tasso di replicazione. Condizioni simili si verificano anche durante le prime fasi dell’embriogenesi. Questi studi possono aprire nuove prospettive per l'analisi i) dei programmi di differenziamento cellulare durante l’embriogenesi e 2) della progressione tumorale. - Nell’ambito del progetto MbMM (CNR-Regione Lombardia), in collaborazione con l'Istituto di Neuroscienze del CNR (Milano), è stato recentemente intrapreso lo studio della risposta cellulare allo stress replicativo e al danno sul DNA in modelli cellulari di malattie neurodegenerative. - La polimerasi eta è importante per i processi di tolleranza al danno dopo irraggiamento. Gli studi si concentrano sull’identificazione dei siti di fosforilazione della polimerasi eta e di nuove proteine interattrici. I dati ottenuti suggeriscono che queste modificazioni siano parte di un complesso network regolativo. Il principale interattore analizzato è la ubiquitin ligasi UBR5, identificata tramite spettrometria di massa. L’assenza di questa proteina altera la velocità delle forche replicative. Sono in corso studi di biologia molecolare e cellulare per comprendere i meccanismi alla base di questo effetto. PATOGENESI DELLE MALATTIE DEGENERATIVE MUSCOLO-SCHELETRICHE (commessa ME.P05.014) Responsabile: Dott.ssa Giovanna Lattanzi Le attività di questa unità di ricerca hanno carattere interdisciplinare e traslazionale e sono basate sulle competenze acquisite nel campo delle patologie neuromuscolari e ossee grazie alla costante collaborazione con gli Istituti Ortopedici Rizzoli di Bologna e con gruppi di ricerca Europei e internazionali coinvolti nello studio di patologie genetiche a carico del sistema muscolo-scheletrico. Tali collaborazioni rendono disponibili campioni biologici che, grazie alla collaborazione con centri di genetica, permettono di indentificare nuove mutazioni patogenetiche. Lo studio delle patologie degenerative muscolo scheletriche è articolato in tre filoni di ricerca principali e in parte tra loro complementari. A) Patologie muscolari causate da mutazioni di geni della matrice extracellulare e del sarcolemma; B) Distrofie muscolari, patologie ossee e cardiomiopatie associate a mutazioni del gene della lamina A/C, patologie comprese nel più vasto gruppo delle laminopatie; C) Patologie osteoarticolari con particolare attenzione a possibili approcci terapeutici basati sull'uso di biomateriali per impianto ortopedico In linea con la collaborazione con l’Istituto Ortopedico, parte dell’attività di ricerca si occupa di identificare nuovi approcci terapeutici per queste patologie. Ad esempio lo studio del coinvolgimento dei processi autofagici nelle laminopatie con coinvolgimento osseo, ha permesso di dimostrare che l'induttore di autofagia rapamicina contribuisce all'invecchiamento sano. E’ stato inoltre possibile identificare un nuovo farmaco a bassa tossicità per il trattamento della sindrome di Ulllrich in a cui contribuisce una nuova isoforma di collagene VI responsabile del della fragilità dei legamenti sottoposti a stress meccanico. Grazie alla collaborazione con i centri del Network Italiano Laminopatie è stato pubblicato uno studio molto ampio sugli aspetti clinici e molecolari di una coorte di pazienti affetti da distrofia di Emery-Dreifuss. Questo studio ha permesso di identificare nuove forme di distrofia muscolare di Emery-Dreifuss legate a mutazioni delle proteine SUN1/2 che sono coinvolte nel posizionare il nucleo all’interno della cellula. Inoltre, è stato evidenziato il ruolo della proteina centromerica pericentrina nella patogenesi della malattia muscolare. Nell'ambito dello studio dei biomateriali da impianto ortopedico, sono stati studiati gli effetti di questi materiali sulla proliferazione delle cellule mesenchimali ed il coinvolgimento degli esosomi i questi effetti. Infine, per quanto riguarda l'analisi delle protesi ortopediche soggette a danni da usura, è stata stabilita una correlazione tra presenza di frammenti protesici nel liquido sinoviale e presenza di cobalto e cromo nel circolo sanguigno. BIOLOGIA COMPUTAZIONALE (commessa ME.P07.005). Responsabile: Dott.ssa Silvia Bione La comprensione dei meccanismi biologici implicati nella regolazione genica e nell'insorgenza delle patologie umane richiede oggi l'utilizzo di approcci bioinformatici e biostatistici in grado di interpretare ed integrare l'enorme quantità di informazioni ottenute mediante approcci \"omici\". Diversi sono gli interessi di questa commessa: - In collaborazione con l'Istituto Neurologico Carlo Besta di Milano e diversi gruppi di ricerca europei ed americani vengono studiate le basi genetiche delle malattie cerebrovascolari per identificare la componente genetica nell'eziologia dell'ictus ischemico a partire da dati genotipici a livello dell'intero genoma. - In collaborazione con altri ricercatori dell'IGM, sono analizzati dati di espressione di mRNA e microRNA in sistemi cellulare in-vitro che ricapitolano le fasi della trasformazione tumorale. Inoltre vengono sviluppati studi sull’effetto che il danno sul DNA ha sull’organizzazione epigenetica e sull’espressione genica in cellule umane. - In collaborazione con il gruppo del Dott. Pirastu di Sassari vengono svolti studi epidemiologici sulla sindrome metabolica (SM) in Ogliastra. - In collaborazione con i ricercatori dell'IMATI-CNR è stato implementato un sistema di calcolo parallelo ad alta prestazione. Sempre in collaborazione con l'IMATI-CNR è stato sviluppato e reso accessibile alla comunità scientifica ( un nuovo strumento web mirato all'identificazione funzionale tra geni. - La commessa svolge anche attività di supporto alle applicazioni informatiche dell'Istituto. Sono state implementate nuove funzionalità al portale web dell'Istituto con l'introduzione di estensioni personalizzate alle esigenze interne e la creazione di database accessibili all'utenza interna ed esterna. In particolare sono stati realizzati, gestiti e ottimizzati i siti web del \"Network Italiano Laminopatie-Rete italiana di centri di diagnosi e studio\"; della Fondazione Adriano Buzzati-Traverso e del MbMM \"Metodologie di base per la terapia e la diagnosi di Malattie Multifattoriali\" (Progetto CNR-Regione Lombardia). STUDIO DELLA REGOLAZIONE POST-TRASCRIZIONALE DELL'ESPRESSIONE GENICA IN RISPOSTA A STRESS. FATTORI CHE CONTROLLANO LO SPLICING DEI PRE-mRNA IN CELLULE NORMALI E NEI TUMORI. (Commessa: SV.P13.001) Responsabile Dott. Giuseppe Biamonti E’ sempre più evidente che il metabolismo dell’RNA agisce a diversi livelli nel definire la fisiologia cellulare. - Uno di questi è lo \"splicing alternativo\" (AS), un complesso meccanismo di maturazione dei trascritti che espande la capacità codificante del genoma producendo mRNA differenti a partire da un unico trascritto genico primario. Rappresenta perciò un meccanismo di regolazione dell’espressione genica ideale per modulare l'identità cellulare in ripsosta a stimoli sia fisiologici (sviluppo, fattori di crescita) che patologici (condizioni stressanti come ad esempio nei tumori). La sua importanza è dimostrata dal fatto che circa il 92% dei geni umani subiscono eventi di AS. AS è controllato da proteine che legano specifiche sequenze di RNA. Viene investigato il ruolo di AS nei tumori con l'obiettivo di decifrare la complessa rete di interazioni che regolano AS in risposta a stimoli esterni e la deregolazione nei tumori. In particolare, viene studiata la relazione tra AS e la transizione epitelio-mesenchimale (EMT) che riveste un ruolo chiave nella formazione di metastasi ma anche la modulazione dello splicing in relazione a condizioni stressanti che si verificano nel microambiente del tumore, come ad esempio ipossia o mancanza di fonti di carbonio e di energia. Questi studi stanno rivelando una profonda connessione tra neurogenesi e formazione dei vasi sanguigni che si attua proprio attraverso eventi di splicing alternativo. - Il metabolismo dell’RNA gioca un ruolo chiave anche nell’insorgenza del danno sul DNA come ad esempio nel caso di un conflitto tra apparato di trascrizionale e replicativo. Una situazione che sembra avere un ruolo in una serie di patologie neurodegenerative provocate dalla mutazione della DNA/RNA elicasi Sen1 in grado di prevenire questi conflitti. Gli studi di genetica e biologia molecolare vengono eseguiti nel modello di lievito. - Infine gli RNA non codificanti sia piccoli che lunghi sembrano avere un ruolo nel modulare l’organizzazione della cromatina in risposta allo stress termico o al danno sul DNA. In questo ambito è stato possibile dimostrare che l'induzione di un DSB causa la sintesi di nuovi trascritti di RNA emergenti dal sito di taglio che sono necessari all'attivazione della DNA damage response (DDR). La trascrizione è un evento a monte della cascata e ogni focus riparativo evidenziabile per microscopia è in realtà costituito da un complesso di proteine ed RNA molti dei quali molto brevi (dell’ordine di 20 nt) originati dal macchinario dell’RNA interference. - L’ultima attività riguarda lo studio attraverso culture tridimensionali di cellule di tumori cerebrali umani riaggregate (neurosfere, sferoidi) per studiare il fattore Shc3. Gli studi sui tumori neuronali hanno permesso anche di arrivare ad importanti conclusioni sulle aree che controllano il linguaggio. ANALISI DELLE MODIFICAZIONE EPIGENETICHE CHE INFLUENZANO L’INTEGRITÀ E STABILITÀ DEL GENOMA UMANO (Progetto bandiera: Epigen) Quest’attività si avvale della competenza di ricercatori associati a diverse unità di ricerca (commesse) e si configura come una attività di Istituto. L'integrità del genoma è continuamente minacciata da sorgenti di danno al DNA, siano esse esogene o endogene. Per fare fronte a queste tipologie di danno e alle conseguenze che ne scaturiscono a livello biologico, le cellule hanno evoluto dei meccanismi di sorveglianza e riparo del danno, i quali sono strettamente connessi con i meccanismi di replicazione e trascrizione. È noto che alterazioni in questi meccanismi di sorveglianza possono produrre eventi deleteri quali la proliferazione incontrollata o la morte cellulare. Un numero crescente di lavori suggerisce che la risposta al danno sul DNA coinvolga RNA binding proteins (RBPs) note per regolare i profili di splicing alternativo. I principali obiettivi di questo progetto di ricerca sono: 1) Studiare con approcci genome-wide le modificazioni epigenetiche legate alla riparazione del DNA in cellule proliferanti. 2) Chiarire le relazioni tra PTM degli istoni e trascrizione/profili di splicing in risposta al danno sul DNA. 3) Studiare gli effetti di alterazioni dei meccanismi di riparazione del DNA sull'organizzazione epigenetica e il loro impatto sulla regolazione dell'espressione genica (trascrizione e splicing). Come modelli cellulari vengo utilizzati: 1- Cellule 46BR.1G1 stabilizzate da un paziente con una sindrome causata da aplo-insufficienza dell'enzima replicativo DNA ligasi I. 2- Cellule XP30RO derivanti da un paziente affetto dalla sindrome Xeroderma pigmentosum variante (XP-V) caratterizzata da predisposizione ai tumori. Queste cellule sono difettive nell'attività della DNA polimerasi eta, un enzima coinvolto nella replicazione del DNA attraverso le lesioni indotte dalle radiazioni UV. 3- Cellule di pazienti affetti da tricotiodistrofia (TTD), una malattia ereditaria caratterizzata da mutazioni in geni che codificano subunità (XPD, XPB e TTD-A) del fattore generale di trascrizione IIH (TFIIH) il quale oltre ad intervenire nella riparazione dei danni indotti dalle radiazioni UV è anche coinvolto nella trascrizione. Vengono eseguiti esperimenti di Chromatin Immunoprecipitation (ChIP) e il DNA viene sequenziato presso l’Istituto di Genomica Applicata (IGA) di Udine. I dati di ChIP-seq sono stati analizzati da CabGen il servizio di calcolo computazionale e di bio-informatica dell'IGM. Per questo sono stati implementati una serie di programmi per l'analisi sia del trascrittoma che dei dati di ChIP Seq. (literal)
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