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Descrizione Istituto


 

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.

 

L'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.

 




Le nostre "giovani menti"

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 l'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 (www.igm.cnr.it).

 

 

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.

 

L’Istituto contribuisce anche attivamente alla formazione di giovani ricercatori ed è direttamente coinvolto nella formazione pre- e post laurea degli studenti dell’Università degli Studi di Pavia e di Bologna. Partecipa inoltre all’organizzazione di corsi e seminari nell’ambito della Scuola di Dottorato in Scienze Genetiche e Biomolecolare dell'Università di Pavia e del Dottorato in Scienze Biomolecolari e Biotecnologia dello IUSS di Pavia oltre.

Questa intensa ed articolata attività ha permesso di raggiungere 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.


Complessivamente l’Istituto di Genetica Molecolare si caratterizza per un eccellente livello di integrazione nel sistema scientifico nazionale e soprattutto internazionale.

 


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