Laboratorio sperimentale ricerche Citogenetica Medica e Genetica Molecolare

ATTIVITÀ DI RICERCA

Il Laboratorio di Ricerche Sperimentali in Citogenetica Medica e Genetica Molecolare è composto da 3 Unità Operative: laboratorio di Citogenetica Medica; laboratorio di Genetica Molecolare; Servizio di Genetica Medica.

L’attività di ricerca si svolge avvalendosi delle competenze delle 3 U.O., che si complementano e assicurano un percorso integrato che va dalla clinica alla diagnosi di laboratorio e nuovamente alla clinica. L’interesse del gruppo è incentrato sullo studio delle cause genetiche della disabilità intellettiva (ID) isolata o nel contesto di quadri sindromici riferibili a: i) riarrangiamenti cromosomici evidenti all’analisi citogenetica convenzionale o submicroscopici, ii) sindromi mendeliane rare quali Disordini del Neurosviluppo (Sindromi di Rett, Smith-Magenis, Rubinstein-Taybi, Kleefstra, Encefalopatie epilettiche), coesinopatie e sindromi relate (Cornelia de Lange, Roberts, KBG) e iii)  patologie oligo/multigeniche quali disabilità intellettiva non sindromica e  disordini dello spettro autistico.

Tema perseguito da tutto il gruppo è l’eziologia (epi)genetica di Disordini dell’Imprinting, sia con difetti della crescita (Beckwith-Wiedemann, Silver-Russell, Emipertrofia isolata) che neuroendocrini (Prader Willi, Angelman). Genodermatosi con difetto della crescita e segni progerioidi (Rothmund-Thomson, Poikiloderma con Neutropenia) sono anche oggetto di studio  in relazione alle interconnessioni con le coesinopatie.

L’obiettivo principale del gruppo di ricerca è l’identificazione dei geni causativi e modificatori in pazienti con le patologie sopramenzionate o nel loro spettro con approcci “omics” integrati (array CGH ad alta risoluzione, SNP-array, array di metilazione, sequenziamento NGS del DNA con impiego di pannelli multigenici o WES, RNA Seq) validati da analisi mirate (FISH multicolor, MLPA, sequenziamento Sanger, Real-time PCR genomica e di espressione, Tecnologia Nextera, Western Blot, immunofluorescenza, immunoprecipitazione della cromatina)  con l’obiettivo di trasferire tali conoscenze nel “design” di strumenti terapeutici atti ad attenuare, se non curare, la malattia. A tal fine il laboratorio è coinvolto mediante l’impiego di protocolli di riprogrammazione e induzione del differenziamento neuronale nella generazione di neuroni da iPSC paziente-specifiche per le Sindromi di Rubinstein-Taybi, Angelman, Rett e Smith-Magenis. I derivativi neuronali ottenuti dopo coltura in vitro “long term” rappresentano il modello per la valutazione del danno alla base dei deficit cognitivi su cui testare nuovi strumenti di “(epi)genome editing” o molecole farmacologiche in grado di correggere le alterazioni riscontrate negli screening genomici delle popolazioni neuronali. Per la sindrome di Angelman è in corso anche uno studio preclinico sul modello murino della malattia per valutare l’efficacia della somministrazione di specifici integratori al fine di migliorare la sintomatologia neurologica. Obiettivo finale degli studi su modelli in vitro o su modelli animali è trasferire i risultati in trials clinici sui pazienti sia generali che mirati ai portatori di mutazioni ricorrenti responsabili delle patologie di interesse.

MALATTIE OGGETTO DI RICERCA

• Difetti dell’imprinting (Beckwith-Wiedemann, Silver-Russel, Emipertrofia isolata, Prader Willi, Angelman); 
• coesinopatie (Cornelia de Lange, Sindrome di Roberts) e relate (Sindrome KGB);
• Disordini del Neurosviluppo (Sindromi di Rett, Smith-Magenis, Rubinstein-Taybi, Encefalopatie epilettiche);
• Sindromi di Rothmund-Thomsone, Poikiloderma con Neutropenia.

Per tutte tali sindromi rare lo studio si estende alle patologie che entrano in diagnosi differenziale e che afferiscono al loro spettro fenotipico, ivi inclusi  i pazienti con forme atipiche o “borderline.

Sono oggetto di ricerca la Disabilità intellettiva isolata e/o in combinazione con Disordini dello spettro autistico ad eredità cromosomica e poligenica/multifattoriale.

• Sindrome di Beckwith-Wiedemann RN0820
• Sindrome di Sotos RNG093
• Sindrome di Simpson-Golabi-Behmel RNG093
• Sindrome di Silver Russell RN1080
• Sindrome di Angelman RN1300
• Sindrome di Rett RF0040
• Sindrome di Lennox Gastaut RF0130
• Sindrome di Dravet RF0061
• Sindrome di West RF0140
• Sindrome di Rubinstein-Taybi RN1620
• Sindrome di Rothmund-Thomson RNG094
• Sindrome di Cornelia de Lange RN1410
• Sindrome di Roberts RNG020
• Sindrome di Kleefstra RNG100
• Sindrome KBG RNG100
• Sindrome di Smith-Magenis RN1210
• Sindrome Cri Du Chat RN0670
• Sindrome di Klinefelter RN0690
• Sindrome di Prader-Willi RN1310
• Sindrome di Pallister-Killian  RN1590
• Sindrome di Turner RN0680
• Sindrome di Williams RN1270
• Sindrome di Wolf-Hirschhorn RN0700
• Sindromi da aneuploidia cromosomica RNG080
• Sindromi da duplicazione/deficienza cromosomica RNG090.
• Altre anomalie congenite multiple con ritardo mentale RNG100
• Disordini dello spettro autistico RNG100

RISULTATI DI PARTICOLARE IMPORTANZA RAGGIUNTI

• Generazione di neuroni di cellule staminali pluripotenti indotte (iPSC) di pazienti con sindrome di Rubinstein-Taybi:  un modello in vitro per la comprensione della disabilità intellettiva
• Caratterizzazione dei difetti morfologici, funzionali e molecolari dei neuroni di pazienti con sindrome di Rubinstein-Taybi : uno studio traslazionale finalizzato all'attenuazione dei deficit cognitivi dei pazienti
• Identificazione e caratterizzazione di pazienti con mosaicismo “low rate” di (epi)mutazioni negli opposti  Disordini dell’Imprinting Silver Russell e Beckwith Wiedemann e nella sindrome di Angelman.
• Definizione del profilo di crescita fetale e del rischio tumorale in pazienti con sindrome di Beckwith-Wiedemann.
• Raccomandazioni del  Comitato scientifico Italiano sulla diagnosi, gestione, e follow-up per la Sindrome di Beckwith-Wiedemann.
• Elaborazione in network europea dei criteri consensus per la diagnosi clinico-molecolare e la gestione di pazienti con Sindrome di Silver-Russell.
• Implementazione di parametri clinici e di diagnosi molecolare  per la Sindrome di Cornelia de Lange, ivi inclusi particolari sottotipi e fenotipi in “overlap”.
• Applicazione del sequenziamento ngs dell'esoma per la diagnosi molecolare di pazienti con sindromi ad ampio spettro fenotipico quali la  Sindrome di Rubinstein-Taybi e le coesinopatie
• Rassegna della tipologia e finalità dei servizi di Genetica Medica attivi in Italia nel 2011.
• Identificazione dei determinanti genetici (ereditabilità) all’ipertensione arteriosa mediante studi longitudinali.
• Integrazione di approcci genomici e gene-specifici per la diagnosi molecolare di pazienti Silver Russell negativi ai test (epi)genetici
• Identificazione di nuovi geni di funzionalità ovarica mediante array CGH ad alta risoluzione

PRINCIPALI COLLABORAZIONI A NETWORK DI RICERCA

• Gruppo di Lavoro di Citogenetica e Citogenomica SIGU (Società Italiana di Genetica Umana);
• Gruppo di Lavoro di Genetica Clinica SIGU, Gruppo di Lavoro di Genetica Molecolare SIGU;
• Gruppo di Lavoro di Epigenetica SIGU;
• COST Action “European Network for Congenital Imprinting Disorders”;  
• Collaborazioni con Associazioni di genitori: Comitato Scientifico sindrome di Beckwith-Wiedemann (AIBWS- www.aibws.org/), Comitato Scientifico sindrome di Silver-Russell, Comitato Scientifico Sindrome di Rett (AIRETT-www.airett.it/associazione-italiana-sindrome-di-rett/); Comitato Scientifico Sindrome di Angelman (OrSA-www.sindromediangelman.org/) (http://eurodysmorpho.org/), Partenariato sindrome di Rett.