Le piattaforme tecnologiche

I progetti selezionati

L’attuazione dei progetti vincitori selezionati prevede la realizzazione di 7 piattaforme tecnologiche, ciascuna con obiettivi particolari:

BIOLOGICAL AND MOLECULAR CHARACTERIZATION OF CANCER STEM CELLS

Responsabile scientifico: Ileana Zucchi
Piattaforma tecnologica: Genetica
Organizzazione capofila: Consiglio Nazionale delle Ricerche
Sede legale: Milano
Località intervento: Milano
Contributo deliberato: 3 milioni 300mila euro

L’obiettivo generale di questo progetto è generare sistemi-modello di tumori umani, che consentano di convalidare nuovi concetti emergenti nella biologia dei tumori, visti oggi come tessuti anormali che originano e sono mantenuti da cellule staminali (SCs) trasformate. Dallo studio dei vari modelli pre-clinici ci si aspetta di ottenere una più stringente caratterizzazione delle cellule staminali tumorali e di definire meglio i determinanti genetici del fenotipo della cellula staminale normale rispetto a quelli della controparte tumorale. Tali conoscenze permetteranno di identificare markers diagnostici efficaci e strategie terapeutiche che prendono in considerazione le cellule staminali tumorali come bersaglio. L’approccio della linea di ricerca si baserà soprattutto sull’utilizzo di linee cellulari e modelli animali geneticamente modificati per poter investigare direttamente la funzione di specifici geni tumorali nella trasformazione delle cellule staminali e nella crescita tumorale e farà uso di piattaforme tecnologiche per la generazione di profili di espressione.

 

GENETIC AND EPIGENETIC CONTROL OF GENOME STABILITY

Responsabile scientifico: Silvano Riva
Piattaforma tecnologica: Genetica
Organizzazione capofila: Consiglio Nazionale delle Ricerche
Sede legale: Roma
Località intervento: Pavia
Contributo deliberato: 924mila euro

Questo progetto di ricerca si propone di estendere la comprensione dei sistemi deputati a mantenere la stabilità del genoma identificando nuovi geni e nuove interazioni geniche e studiando il ruolo dell’organizzazione cromatinica (epigenetica). Verranno utilizzati approcci integrati in vivo e in vitro di genomica funzionale comparativa in tre sistemi modello: lievito, Xenopus e cellule umane. Il progetto si avvarrà di sofisticati sistemi quali l’in vivo imaging per l’analisi della dinamica molecolare all’interno della cellula di proteine coinvolte nella riparazione dei danni, nei checkpoint e nelle modificazioni della cromatina.

Obiettivi specifici:

    Identificare a livello genomico le interazioni tra pathways di checkpoint, replicativi, riparativi e controllo epigenetico.
    Sviluppare metodiche per identificare geni umani coinvolti nella stabilità del genoma.
    Identificare le funzioni dei suddetti geni e i pathways specificatamente coinvolti nella patogenesi di malattie genetiche con difetti nelle risposte al danno sul DNA.

Risultati attesi: comprensione di come alterazioni in geni dei pathways deputati all’integrità del genoma possano influenzare il fenotipo patologico, l’efficacia delle terapie antitumorali e la progettazione di nuove molecole bio-attive che permettano di disegnare nuove strategie per eliminare selettivamente le cellule tumorali.

HIGH-TECH NETWORK FOR THE GENERATION AND USE OF ANIMAL MODELS FOR GENE AND CELL THERAPY OF HUMAN DISEASES

Responsabile scientifico: Paolo Vezzoni
Piattaforma tecnologica: Modelli Animali
Organizzazione capofila: Consiglio Nazionale delle Ricerche
Sede legale: Milano
Località intervento: Milano
Contributo deliberato: 1 milione di euro

L’obiettivo principale della presente proposta è attivare una piattaforma tecnologica combinata che assicuri la disponibilità in Lombardia di tutte le tecnologie e competenze necessarie alla produzione e all’utilizzo di modelli animali per la terapia di malattie umane sui quali possano venire sperimentati sia approcci tradizionali che strategie innovative, quali quelle basate sulla terapia cellulare e sulla terapia genica. In questo contesto, l’obiettivo primario sarà quello di generare, analizzare e usare modelli animali di malattie, mentre un ulteriore obiettivo sarà quello di aggiornare in continuazione le nuove tecnologie che in questo settore verranno introdotte nel mondo scientifico internazionale.

Il network, oltre ad assicurare la presenza tali competenze, si propone di essere attivo nella formazione di giovani scienziati e prevede il training di giovani ricercatori provenienti da Istituzioni della Regione Lombardia.

 

GENO PROTEOMICS OF AGE RELATED DISORDERS (GuARD)

Responsabili scientifici: Giampaolo Merlini e Roberto Sitia
Piattaforma tecnologica: Espressione Genica
Organizzazione capofila: Consiglio Nazionale delle Ricerche
Sede legale: Milano
Località intervento: Milano
Contributo deliberato: 3 milioni 500mila euro

La tipologia delle malattie che interessano la popolazione dei paesi occidentali sta rapidamente cambiando a causa dell’aumento della vita media. Con un’espressione volutamente generica si possono indicare due principali classi di malattie legate all’invecchiamento: le malattie degenerative e il cancro. Nell’ambito delle malattie degenerative, come l’Alzheimer, il Parkinson e le amiloidosi sistemiche una peculiare e comune caratteristica è rappresentata dalla presenza di proteine misfolded patogeniche. Attraverso il presente progetto si cercherà quindi di fornire una possibile risposta alle seguenti domande: Perché e in che modo le proteine misfolded aggregano? Perché proteine diverse sono selettivamente tossiche per determinati tipi di cellule e di tessuti? Come tradurre le conoscenze molecolari in nuove prospettive e strategie terapeutiche?
Gli sforzi scientifici saranno volti a:

    identificare i geni coinvolti nell’insorgenza e nella progressione di queste patologie;
    identificare nuovi bersagli per una diagnosi precoce e per un approccio terapeutico efficace;
    identificare determinanti molecolari che influenzano la risposta alla terapia mediante analisi farmacogenomiche.

Al fine di realizzare questi obiettivi scientifici si procederà all’integrazione di facilities già presenti e all’allestimento di servizi tecnologici creati ad hoc.

Questa piattaforma sarà messa a disposizione dei partner per la validazione e successivamente verrà offerta alla comunità scientifica. I servizi offerti riguarderanno in particolare espressione-purificazione e caratterizzazione di proteine, genotipizzazione e transcriptomica, analisi proteomiche.

A GENETIC TOOLKIT FOR THE ANALYSIS OF MOUSE NEURAL STEM CELLS (ACRONYM: NS-TOOLKIT)

Responsabile scientifico: Elena Cattaneo
Piattaforma tecnologica: Modelli Animali
Organizzazione capofila: Università degli Studi di Milano
Sede legale: Milano
Località intervento: Milano
Contributo deliberato: 1 milione di euro

La terapia cellulare sostitutiva è considerata tra le più promettenti strade nella ricerca di nuovi trattamenti per le lesioni cerebrali e le malattie neurodegenerative. Tale strategia si fonda sulla possibilità che cellule trapiantate possano rigenerare circuiti interrotti o agire nel tessuto malato attraverso la produzione di fattori di crescita o di immunomodulatori. L’applicazione realistica ed  effettiva delle cellule staminali neurali in medicina molecolare è tuttavia ostacolata dalla mancanza di strumenti per il loro isolamento e la loro propagazione, nonché dalle limitate informazioni sui meccanismi che controllano la loro proliferazione e il loro auto-rinnovamento e la loro differenziazione terminale. Nel progetto proposto si utilizzeranno le potenzialità della transgenesi animale e dei modelli genetici murini per sfruttare pienamente l’omogeneità, la stabilità e l’attività neurogenica delle cellule staminali neuronali. Lo scopo di questa strategia combinata è lo screening del genoma e transcriptoma di topo per identificare un vasto campione di determinanti molecolari di specificazione di cellule staminali neurali e di differenziazione neuronale. Questo approccio si fonderà su una combinazione di linee transgeniche pre-esistenti e nuove, da cui deriveremo un ampio numero di linee di cellule staminali neuronali ingegnerizzate e specializzate.

Questa realizzazione permetterà di fornire alla comunità scientifica e ad imprese biotecnologiche e farmaceutiche selezionate un ambito operativo ottimizzato per l’applicazione di screening molecolare applicato alle cellule staminali.

GENETIC AND FUNCTIONAL GENOMICS OF MYELOMONOCYTIC CELLS

Responsabile scientifico: Alberto Mantovani
Piattaforma tecnologica: Genetica
Organizzazione capofila: Consiglio Nazionale delle Ricerche
Sede legale: Milano
Località intervento: Milano
Contributo deliberato: 2 milioni di euro

L’obiettivo generale di questo progetto è costruire una piattaforma tecnologica mirata a esplorare la genetica e la genomica funzionale di componenti chiave del sistema immunitario innato e di sfruttare questa piattaforma in uno sforzo traslazionale. La piattaforma tecnologica verrà costruita mettendo insieme e arricchendo tecnologie complementari disponibili ai partner e sarà accessibile agli scienziati della regione lombardia. La strategia generale di ricerca di questo programma prevede una prima linea di lavoro rivolta all’identificazione di nuovi geni e nuove firme molecolari associate alle cellule dell’immunità  innata. Questi sforzi verrano basati su approcci complementari di genetica molecolare e postgenomica. Gli approcci di genetica molecolare nella piattaforma comprendono tecniche di genetica convenzionale, profilo trascrizionale, identificazione di geni e famiglie mediante bioinformatica e la generazione di animali geneticamente modificati. Gli approcci genetici e postgenomici verranno complementati da un insieme di saggi funzionali che andranno a valutare le funzioni immunitarie innate.

Un componente essenziale della piattaforma sarà costituito dalle tecniche di immunoistochimica e patologia, che costituiscono uno strumento per esplorare i meccanismi dell’immunità innata.

 

MODELLAZIONE MOLECOLARE DI REGOLAZIONE, TRASCRIZIONE E TRADUZIONE GENICA

Responsabile scientifico: Corrado Priami
Piattaforma tecnologica: Bioinformatica

Organizzazione: The Microsoft Research – University of Trento Centre for Computational and Systems Biology
Sede legale: Trento
Località intervento: Povo (TN)
Contributo deliberato da Fondazione Cariplo: 600 mila euro
Contributo deliberato da Fondazione CariTRo: 600 mila euro

Questo progetto si concentra sulla definizione bio-ispirata di nuovi linguaggi e strumenti di modellazione adattati a rappresentare e analizzare le proprietà e il comportamento dipendente dal tempo dei sistemi complessi composti da un gran numero di componenti  che competono, cooperano e comunicano tra loro. Partendo da esempi rilevanti e complessi offerti da una serie di casi di studio biologici selezionati dagli altri partner della piattaforma NOBEL, il progetto intende identificare gli elementi chiave di modellazione necessari per comprendere e caratterizzare gli aspetti di modularità, auto-organizzazione e gerarchia per definire e prototipare un framework componibile e scalabile che integri caratteristiche di modellazione e di valutazione per l’analisi, predizione del comportamento dei sistemi e quindi nuova conoscenza.  Il coinvolgimento di scienziati di area biologica che conducano ricerca sperimentale sul reverse engineering delle cellule viventi è fondamentale in questo progetto. La stretta collaborazione fra esperti dell’area ICT e dell’analisi dei sistemi (reverse engineering) e scienziati del settore delle bioscienze molecolari crea un contesto di integrazione multidisciplinare i cui risultati sono applicabili in entrambe le comunità scientifiche. Il framework di modellazione che risulterà dal progetto sarà soggetto alla validazione rispetto ai casi di studio biologici utilizzati per determinare i requisiti del framework.