Principali linee di ricerca
Analisi del ruolo dei fattori neurogenici nella Cardiomiopatia Aritmogena (PRIN 2022) 2023-2026
Il progetto di ricerca proposto è dedicato alla comprensione del ruolo dell'interazione neuro-cardiaca nel contesto della cardiomiopatia aritmogena e della morte improvvisa.Il nostro ruolo nel progetto è quello di analizzare i meccanismi della morte improvvisa in organoidi cardiaci derivati da iPSC umane portatrici di mutazioni nella desmogleina e nella plakofillina. Questi cardioidi saranno composti da cardiomiociti, cellule endoteliali e neuroni del SNC. Forniremo inoltre una valutazione elettromeccanica in topi KO per le giunzioni strette sopra menzionate e un intervento terapeutico utilizzando agonisti del NPY contenuti in nanovettori, utilizzando la combinazione di ViKIE e MUX.
YIRG: Young Research Investigator Grant. Organoidi su Chip per l'indagine delle aritmie cardiache ereditarie. 2022-2026
Il progetto si concentra sulla formazione di 4 postdoc in una delle tematiche del PNR 2021-2027: la ricapitolazione in vitro delle malattie ereditarie. Per raggiungere questo obiettivo, abbiamo utilizzato iPSC umane derivate in cardiomiociti per costruire organoidi per screening funzionale e molecolare ad alto rendimento (HTS) nel sistema LOKI. Un nuovo bioreattore con tecnologie innovative è in fase di sviluppo per perseguire gli obiettivi del progetto. Grazie alla collaborazione con i Dipartimenti DIA e SCVSA @UNIPR, l'aritmia sarà studiata funzionalmente e sarà investigato lo screening di farmaci utilizzando nanodelivery. Il progetto permette di impiegare quattro diversi postdoc in quattro diverse discipline.
NanoKos: Aumento delle capacità di ricerca in Kosovo. Nanoparticelle nella ricerca ambientale e medica. EuropeAID BGUE-B2020-22.020102-C1-NEAR DELKOS. 2023-2026
Il progetto finanziato dall'UE si concentra sull'indagine delle nanoparticelle inalabili nella ricerca ambientale e medica con l'obiettivo finale di implementare le capacità di ricerca in Kosovo. Studenti e postdoc dell'Università di Pristina si uniranno al nostro laboratorio, al King's College e all'Università di Milano per la loro formazione basata su questo progetto condiviso sulle malattie cardiovascolari e sulle (nano)terapie, al fine di rafforzare la collaborazione tra i gruppi.
Progetto MAMELI: MApping the Methylation of repetitive elements to track the Exposome effects on health: the city of Legnano as a LIving lab. Fonte di Finanziamento: ERC consolidator GRANT. (Collaborator Prof.ssa Valentina Bollati). 2023-2028. https://mameli.unimi.it/
L’esposoma è definito come la totalità delle esposizioni che gli individui incontrano nel corso della loro vita. Il campo emergente dell’esposomica investiga come queste esposizioni influenzano la salute. Il legame tra esposoma e salute è sorprendente, poiché il rischio di malattia è ampiamente determinato da fattori di rischio comportamentali, ambientali e occupazionali, molti dei quali sono modificabili, almeno potenzialmente. I dati integrati sull’esposizione possono essere ottenuti da biomarcatori, sensori, sistemi di informazione geografica e strumenti convenzionali come i questionari. Tuttavia, l’ampio sforzo richiesto per raccogliere queste informazioni complica la loro applicazione su grandi popolazioni. Inoltre, si sa poco sulle complesse interrelazioni tra i fattori di rischio simultanei in contesti di vita reale e su come essi siano correlati allo sviluppo delle malattie. Sebbene molte delle esposizioni che compongono l’esposoma siano estremamente comuni (ad esempio, l’inquinamento dell’aria), solo una minoranza di individui esposti sviluppa determinate malattie, probabilmente a causa di caratteristiche individuali che modificano la suscettibilità agli stress ambientali. Questa osservazione solleva domande estremamente interessanti: la capacità di adattarsi agli stimoli ambientali può spiegare le differenze nelle risposte individuali alle esposizioni? Possiamo tracciare questa capacità? In questo contesto, MAMELI mira a creare un “laboratorio vivente” della dimensione di una città che consenta di investigare un’ampia gamma di fattori ambientali in un sistema relativamente controllato, sfruttando la miriade di fattori di rischio comportamentali, ambientali e occupazionali riscontrati in una popolazione urbana.
Il TecMed Lab si occpuerà delle analisi cardiovascolari derivanti dall’esposoma nella popolazione esposta tramite una smartwatch di ultima generazione.
AVATHEART: Analisi del ruolo del deficit di contrattilità nella Sindrome del Cuore Sinistro Ipoplasico mediante la tecnologia degli organoidi su chip. Fonte di finanziamento: F IL-UNIPR 2024-2026
In questo progetto forniamo organoidi cardiaci derivati da iPSC direttamente da pazienti sottoposti a procedure di Glenn e Fontan nella sindrome del cuore sinistro ipoplasico (HLHS). Ci concentreremo sul deficit di contrattilità e sullo screening di farmaci nel contesto della medicina personalizzata trasferendo i nostri risultati nel contesto clinico dei pazienti sottoposti alle suddette procedure. Approfitteremo della nostra piattaforma Loki e della tecnologia Vi.Ki.E all'interno delle sale operatorie, collaborando con l'Università di Verona e il CNR.
EASIER-EF: Nuove terapie per l'insufficienza cardiaca con frazione di eiezione preservata. Fonte finanziamento: PNRR - in risposta agli Avvisi MUR Young Researchers
Questo progetto, in collaborazione con il Dipartimento di Medicina Veterinaria e Scienze Animali dell’Università degli Studi di Milano, si propone di affrontare comorbidità comuni associate allo scompenso cardiaco con frazione di eiezione preservata (HFpEF) con un modello suino preclinico altamente rilevante. Le nostre indagini forniranno potenzialmente una ‘‘proof-of-concept’’ preclinica per nuovi bersagli terapeutici in pazienti con HFpEF cardiometabolico. Tra questi, importanza sarà data all’espressione dei miRNA circolanti.
BRIGHT-HFpEF: Integrare conoscenze molecolari e applicazione clinica: targeting dell'iNOS in un modello di ratto con HFpEF. Fonte finanziamento: FIL-AZIONE B - UNIPR 2025
In questo progetto, in collaborazione con Dipartimento di Scienze Medico-Veterinarie dell’Università di Parma, ci proponiamo come obbiettivo primario la valutazione del potenziale terapeutico di un potente e selettivo inibitore della NO-sintasi inducibile (iNOS), nel modello di ratto ZSF1 con scompenso cardiaco cardiometabolico a frazione di eiezione preservata (HFpEF).
Tecniche in uso
In-vitro
• Isolamento e caratterizzazione funzionale di miociti di ratto
• Riprogrammazione e differenziamento e caratterizzazione funzionale di cellule staminali pluripotenti indotte umane (hiPSC-CM) e linee cellulari embrionali (RuEs).
• Sviluppo di nano-devices e nanostrutture per lo studio di nanotossicologia e nanomedicina cardiovascolare
• Optogenetica in-vitro e in-vivo orientata all’elettrofisiologia cardiaca
• Misure di funzionali cellulari (Potenziale d’Azione e Ca2+ imaging) tramite microscopia a fluorescenza, confocale e 2P
• Misure di topografia cellulare tramite microscopia a conduttanza ionica e patch-clamp – collaborazione con Istituto Clinico Humanitas.
In-vivo
• Misura della attività elettrica cardiaca in-situ su ratto e topo
• Misura della cinematica cardiaca in-situ tramite visione artificiale su ratto e topo
• Misura della cinematica cardiaca in-situ tramite visione artificiale su pazienti (cardiomiopatie congenite, LVAD, trapianti) – collaborazione con UniVR
• Optogenetica in-vivo tramite microscopia multifotone
Computazionale
• Analisi del local electromechanical delay (EMD), dell’eccitabilità e refrattarietà cardiaca in topo e ratto
• Sviluppo e utilizzo di Intelligenza Artificiale (machine learning) per classificazione pre e post operatoria
Principali strumentazioni in dotazione
In-vitro
- LOKI Longitudinal optogenetic long-term kinematic incubation (microscopio invertito a fluorescenza posizionato nell’incubatore) per high troughput screening di organoidi cardiaci
- 2 Cappe Biologiche
- Colture cellulari - Conta cellule automatico con possibilità di fluorescenza
- 1 Microscopio a dissezione laser Nikon
- 1 Flussimetro TSI 4140F (Tesi SRL)
- 1 Viscosimetro PCE RVI6 (PCE instruments)
- 1 Sonicatore ad ultrasuoni Branson
- 3 Pompa Masterflex, Cole-Palmer Instrument Co. (Mod. 7554-85) (4-16 canali)
- 1 Centrifuga, Heraeus Instrument (Mod. Labofuge 400e)
- 2 Bagno Termostatato Digitale, JULABO (Mod. MP5)
In-vivo
- 2 MUX Epicardial Multiple lead recording (Crescent Electronics USA)
- 1 Vi.Ki.E, Fast Resolution Video kinematic evaluation (Baumer HCX13, DE)
- 1 Vi.Ki.E Low Resolution Video Kinematic evaluation (Basler, National Instruments, IT)
- 1 Vi.Ki.E. Ultra-fast camera Kinetix 22 for optical recording of impulse propagation
- 1 Langerdorff perfusion system
- 1 Misuratore di Pressione Caudale (tail cuff) PanLab LE5001
- 1 PowerLab 400 per misure funzionali intracavitare
- 1 Ecocardiografo con sonda pediatrica
- 1 Respiratore per piccoli animali RoVent (Kent Scientific)
- 2 Respiratore per piccoli animali Ugo Basile
- 2 Stimolatore digitale programmabile STG4004 (Multichannel system)
- 2 Oscilloscopio 2 canali, TEKTRONIK (Mod. TDS3012B)
- 1 Purificatore Acqua bi-distillata
