Il laboratorio di Genetica Medica ha una tradizione consolidata di ricerca biomedica nei vari ambiti di pertinenza della disciplina e a supporto di altre tematiche, come la comprensione delle basi biologiche del cancro.
Attualmente, le principali tematiche di ricerca riguardano:
• Diagnostica avanzata basata su una piattaforma multi-omica per lo studio delle malattie rare e del neurosviluppo. La piattaforma diagnostica integrata combina long-read sequencing, ultra-deep sequencing, RNA sequencing, whole-exome sequencing e profiling di metilazione del DNA per risolvere casi geneticamente irrisolti. L’approccio multi-omico consente di identificare varianti strutturali complesse, mosaicismi e alterazioni epigenetiche non rilevabili con metodiche convenzionali, migliorando la resa diagnostica e l’interpretazione clinica in un’ottica di medicina di precisione con un particolare focus alle neurofibromatosi.
• Epigenomica e modulazione fenotipica nei disturbi del neurosviluppo. Il laboratorio studia il ruolo della metilazione del DNA come modulatore dell’espressività clinica nelle cromatinopatie e nei disturbi del neurosviluppo. Attraverso DNA methylation profiling e analisi bioinformatiche avanzate, vengono definite episignature malattia-specifiche e correlate alla severità fenotipica, supportando l’interpretazione delle varianti e la stratificazione diagnostica.
• Medicina di precisione nelle sindromi genetiche da predisposizione allo sviluppo di tumori. Il laboratorio ha sviluppato un programma integrato di profilazione multi-omica nei tumori rari e nelle sindromi ereditarie di predisposizione oncologica, combinando Whole Exome Sequencing germinale e somatico, analisi di metilazione dei tumori e spatial transcriptomics per identificare driver molecolari e biomarcatori prognostici. La caratterizzazione tissutale è affiancata da liquid biopsy (ctDNA ultra-deep sequencing, analisi fragmentomica e metilomica e profiling di miRNA) per il monitoraggio dinamico della malattia.
• Genetica funzionale nelle genodermatosi mendeliane. Questa linea di ricerca è focalizzata sulla comprensione dei network molecolari alterati nelle genodermatosi, con particolare attenzione alla Darier Disease e all’interazione ATP2A2–NOTCH1. L’approccio integra genomica, trascrittomica, colture cellulari paziente-specifiche e saggi funzionali in vitro per definire correlazioni genotipo–fenotipo e potenziali target terapeutici.
• Genetica dei disturbi psichiatrici e modellizzazione del rischio poligenico. Il laboratorio in collaborazione con la UO di Psichiatria, applica modelli di rischio poligenico (PRS) per identificare sottotipi biologicamente distinti nei disturbi psichiatrici complessi, in particolare nel disturbo ossessivo-compulsivo e disturbo bipolare. L’integrazione tra genotipizzazione genome-wide, analisi funzionale e dati clinici consente di delineare traiettorie genetiche differenti e di promuovere approcci di medicina di precisione in ambito psichiatrico.
Principali metodologie applicate:
• estrazione acidi nucleici, PCR Real Time e Sequenziamento Sanger
• Whole Exome Sequencing (WES) germinale e somatico
• Long-read sequencing mediante MinIon e PromethIon (Oxford Nanopore Technologies)
• Ultra-deep targeted sequencing (fino a 20.000–30.000X)
• Genome-wide SNP genotyping, analisi GWAS-based e Polygenic Risk Score (PRS) analysis
• RNA Sequencing (RNA-Seq)
• Spatial Transcriptomics ad alta risoluzione
• DNA methylation profiling (Illumina Infinium EPIC array)
• Analisi di fragmentomica e metilomica su ctDNA
• Liquid biopsy (ctDNA/ctRNA sequencing, miRNA profiling)
• Colture primarie paziente-specifiche
• Saggi funzionali in vitro (Western blot, qPCR, Luciferase assays, test di vitalità cellulare ATP-based)
• Modelli predittivi basati su Intelligenza Artificiale e Machine Learning per integrazione multi-omica e stratificazione clinica
Principali Attrezzature:
• Sequenziatore di nuova generazione MiSeq Illumina,
• Sequenziatore di nuova generazione NextSeq550dX Illumina
• Sequenziatore di nuova generazione NextSeq2000 Illumina
• Sequenziatore di Sanger Applied Biosystems
• Sequenziatori long-read MinIon e PromethIon ONT
• Scanner Infinium array per la metilazione NextSeq550dX Illumina
• PCR Real Time Roche 480
• Termociclatori
• Agilent 4200 TapeStation System per quantificazione library NGS
• Estrattore acidi nucleici e proteine Maxwell 16 system Promega e MagCore Plus Diatech
• Nanondrop One Thermo Scientific
• Fluorimetro Qubit Thermo Fisher
Parole chiave
Genomica, genetica molecolare, epigenetica, next-generation sequencing, malattie rare, genotipo/fenotipo.
