Il laboratorio di Genetica del DiBEST, diretto dal Prof. Giuseppe Passarino, si occupa dello studio dei fattori genetici che influenzano l'invecchiamento e la longevità nell'uomo. Al fine di identificare i geni di suscettibilità alla longevità umana, viene studiata la variabilità molecolare di diversi geni coinvolti in pathways biologici che sono fondamentali nel processo di invecchiamento (quali la risposta allo stress, il mantenimento del silenziamento trascrizionale, la stabilità genomica, la regolazione metabolica).

Il laboratorio comprende due sottosezioni: il laboratorio di Biosistema, di cui è responsabile la Prof.ssa Giuseppina Rose, ed il laboratorio di Genetica Cellulare, di cui è responsabile la Prof.ssa Dina Bellizzi.

 

Laboratorio di Biosistema

Il laboratorio è suddiviso in un ambiente interamente dedicato alla raccolta di campioni biologici (DNA e RNA) e alla creazione e il mantenimento delle relative bio-banche ed un ambiente destinato all’analisi degli acidi nucleici. È dotato della piattaforma MassArray Sequenom, una strumentazione all’avanguardia che combina la potenza della spettrometria di massa e software di analisi avanzate per l’analisi qualitativa e quantitativa degli acidi nucleici, nonché l’analisi dei livelli di metilazione di specifici geni. Le attività svolte dal laboratorio includono:

a) l’analisi dei polimorfismi a singolo nucleotide (SNPs) del DNA. La piattaforma permette di analizzare simultaneamente 10-36 SNPs diversi, su 384 campioni, per ogni seduta di lavoro. Ottimale per studi di associazione che richiedano l’analisi di 10-500 SNPs in qualsiasi regione genomica o gene candidato;

b) l’analisi quantitativa deli livelli di metilazione del DNA e identificazione di centinaia di siti CpG metilati e non metilati in qualsiasi regione genomica o gene candidato. La piattaforma permette di analizzare 300-500 nucleotidi su 384 campioni, per ogni seduta di lavoro. Ottimale per testare lo stato di metilazione di vaste regioni del promotore di geni con alterati pattern di espressione

c) l’analisi dei profili di espressione genetica. La piattaforma permette di misurare il livello di espressione dell'RNA messaggero (mRNA) di un numero elevato di geni contemporaneamente su 384 campioni, per seduta di lavoro. Ottimale per validazione di microarray, studi di espressione allele-specifica, caratterizzazione di biomarker e analisi quantitativa di varianti di splicing.

Nel laboratorio di Biosistema sono inoltre condotti studi sulle interazioni fra il genoma nucleare e quello mitocondriale, analizzando come la variabilità del DNA mitocondriale influenza funzioni mitocondriali e cellulari nel processo di invecchiamento. Vengono, inoltre, effettuati studi sulle modificazioni di natura epigenetica che avvengono sia a livello del genoma nucleare che di quello mitocondriale. Infine, vengono sviluppati algoritmi genetico-demografici per l’identificazione di fattori genetici responsabili dell’invecchiamento con successo.

Nel laboratorio Biosistema sono inoltre condotte ricerche in ambito Forense e di genetica computazionale. La prima, si occupa dell’identificazione dei fattori genetici ed epigenetici per lo sviluppo di metodologie avanzate in ambito forense (Forensic DNA Phenotyping). La seconda, invece, si occupa da un lato di sviluppare banche dati per la raccolta, la gestione e l’interrogazione di dati di natura genetico-molecolare, dall’altro dello sviluppo di metodi computazionali per l’identificazione di fattori genetici ed epigenetici di predisposizione alle malattie complesse. Tale sezione, in particolare, si occupa di gestire ed analizzare dati genetici ed epigenetici prodotti nell’ambito di studi epidemiologici sia basati su famiglia (Linkage analyis) che su popolazione (Genome-Wide Association Study) formulando nuovi algoritmi per un loro più efficiente processamento.

 

 

Laboratorio di Genetica Cellulare

Dispone di tutte le attrezzature di base per la realizzazione di attività di laboratorio nel campo della Genetica Cellulare: una cabina di sicurezza microbiologica, un termo incubatore a CO2, un microscopio invertito, materiale per la criogenia, sistemi di pipettamento automatici, vetreria e materiale monouso. La strumentazione presente nel laboratorio consente di sviluppare attività centrate sull'utilizzo di metodiche sperimentali e strumentazioni specifiche in modo da realizzare attività di ricerca basate su colture di cellule primarie e tumorali, consentendo in particolare:

a) la costruzione di modelli sperimentali in vitro che consentono la comprensione di specifici processi intracellulari, tra cui ibridi citoplasmatici (cibridi);

b) la determinazione del ruolo funzionale di varianti polimorfiche localizzate all'interno di geni la cui attività è associata a fenotipi complessi;

c) la realizzazione di saggi in vivo di biomolecole attive;

d) la valutazione di modificazioni epigenetiche che avvengono a livello sia del genoma nucleare che mitocondriale.

 

Iniziative di successo

Il laboratorio di Genetica collabora con Istituzioni nazionali e internazionali, sia in Europa (Danimarca, Finlandia, Germania, Francia), che negli Stati Uniti (Stanford University, CalTech, University of Alabama), attraverso scambi di ricercatori e la co-partecipazione a reti di ricerca per i progetti finanziati dalla UE, tra cui i progetti ECHA (5FP-European Challenge per Healthy Aging, dove il laboratorio era presente in qualità di coordinatore europeo), GEHA ( 6FP-Genetics of Healthy Aging) e IDEAL (7FP-Integrated research on Developmental determinants of Aging). Il laboratorio ha, inoltre, partecipato ad attività di ricerca finanziate dal MIUR sia nell'ambito del Programma Operativo Nazionale Ricerca e Competitività 2007-2013 sia nell’ambito di progetti di ricerca di interesse nazionale (PRIN) per lo studio delle basi molecolari dell’invecchiamento e della longevità (PRIN 2009 e PRIN 2015).

I lavori scientifici pubblicati dal laboratorio sono innumerevoli, così come le collaborazioni internazionali. Nel 2013, la rivista National Geographic ha dedicato un articolo al laboratorio, indicato come tra i maggiori laboratori mondiali nel campo della genetica dell’invecchiamento.

Recentemente il laboratorio di Genetica ha instaurato una collaborazione con un laboratorio locale privato e con l’Ordine nazionale dei Biologi per lo sviluppo di metodologie avanzate in ambito forense (Forensic DNA Phenotyping).