BIOLOGIA MOLECOLARE E TRASCRITTOMICA

L’Unità di Biologia Molecolare e Trascrittomica svolge attività di ricerca nell’ambito della Sclerosi Laterale Amiotrofica (SLA) e demenze (in particolare la demenza FrontoTemporale-FTD) occupandosi della caratterizzazione genetica e trascrittomica.

La ricerca genetica è rivolta allo studio dei fenotipi complessi come SLA-FTD, condizioni di overlapping fenotipico sempre più frequenti nelle malattie neurodegenerative, e all’utilizzo della definizione del profilo genetico come base di studi funzionali mediante tecniche quali sequenziamento degli Esomi e Sanger.

La ricerca trascrittomica riguarda lo studio del ruolo degli RNA come regolatori principali di numerosi pathway biologici implicati specificamente nello sviluppo e nel funzionamento del cervello e del sistema nervoso centrale. Questo ha avuto un grosso impatto sullo studio delle malattie neurologiche soprattutto nella messa a punto di terapie molecolari innovative. Mediante tecniche di trascrittomica (RNA-Seq, Real Time PCR) è possibile caratterizzare il profilo di espressione genica delle diverse classi di RNA, quali l’RNA messaggero (mRNA) e gli RNA non codificanti (miRNA e lncRNA) in tessuti periferici, in linee cellulare e in materiale autoptico.

Legati agli aspetti trascrittomici sono inoltre in corso studi delle vescicole extracellulari (EVs) in plasma di soggetti SLA e affetti da demenza. Le EVs plasmatiche vengono caratterizzate come marcatori di diagnosi e prognosi e di trattamento in pazienti affetti da ALS definendo il cargo di RNAs e proteine, in particolare sono in corso diversi studi riguardanti il ruolo dei miRNAs nelle EVs plasmatiche. La caratterizzazione delle EVS avviene mediante l’utilizzo di tecniche base (immunofluorescenza, real-time PCR e western blot) e tecniche innovative (RNA-seq, microscopia confocale e Nanoparticle Tracking Analysis).

Negli ultimi anni l’unità si è anche dedicata allo studio degli R-loops nella patogenesi della SLA. Gli R-loops sono strutture a tre filamenti di DNA e RNA, che si formano durante la replicazione e la trascrizione genica. L’accumulo di R-loops può essere fonte di instabilità genomica ed è stato dimostrato che i motoneuroni dei pazienti affetti da SLA non riescono a riparare efficacemente questi danni portando alla neurodegenerazione. L’unità si dedica allo studio del meccanismo molecolare degli R-loops legati a mutazioni del gene TARDBP e ad espansioni di C9orf72 mediante.

Infine, l’approccio inerente la trascrittomica e l’instabilità genomica viene applicato anche allo studio della sindrome di Aicardi-Goutières (AGS), malattia genetica rara del neurosviluppo. Sono in corso studi di correlazione trascrittomica e fenotipica per la definizione di biomarkers prognostici e di meccanismi molecolari all’accumulo di R-loops in pazienti AGS.

Le attività di ricerca svolte sono finanziate da diversi enti, quali il Ministero della Salute (Ricerca Finalizzata ed Euronanomed), Fondazione Cariplo e ARISLA.