IV GIORNATA SCIENTIFICA DEL DIPARTIMENTO di BIOMEDICINA E PREVENZIONE

1. IV GIORNATA SCIENTIFICA DEL DIPARTIMENTO di BIOMEDICINA E PREVENZIONE Studio dell’espressione genica nelle patologie complesse Francesca Amati amati@med.uniroma2.it

2. Nome Cognome: Francesca Amati • SSD di afferenza: MED 03 (Genetica Medica) • Patologie di maggior interesse: Aterosclerosi e malattie cardiovascolari • Altre Patologie di interesse: Cardiopatie congenite, sindromi genomiche, Abortività spontanea ricorrente • Argomenti generali di interesse: Genetica Umana, Genetica Medica,Trascrittomica, • Studio deglisplicing alternativi , Antisense oligonucleotide therapy, BiomarcatoriMolecolari • Metodiche di laboratorio: Biologia molecolare, PCR, RT-PCR, quantitative RT-PCR, Sequenziamento, Next generation sequencing, Microarray • Collaborazioni (ambito): - UNIMI Prof. A. Catapano/Dott. G.D. Norata- Università Tor Vergata Prof. E. Piccione/Prof.ssa Pietropolli • - Università Tor Vergata Prof. F. Romeo/Dott. R. Mango • - ICREA/Centre de RegulacióGenòmica (SPAGNA) Prof. Juan ValcárcelJuárez

3. Aterosclerosi e malattie cardiovascolari Il principale recettore endoteliale per le ox-LDL, LOX-1 (Lectin-like oxidized low-density lipoprotein receptor-1), codificato dal gene OLR1, svolge un ruolo chiave nell’aterogenesi; più recentemente, è stata dimostrata anche un’associazione tra l’aumentata attività di LOX-1 e la tumorigenesi.

4. Amati et al., Mol. Ther Nucleic Acids, 2012

5. Studio dell’espressione genica L’identificazionedellebasigenetichedellepatologieumane è unadelleprincipaliareediricercamedica Quali geni sono espressi in un tessuto ed in un dato momento dello sviluppo? Quanto ciascuno di essi e’ attivo dal punto di vista trascrizionale? C’è differenza, dal punto di vista trascrizionale, tra tessuto “malato” e non? Profilo d’espressione del genoma (TRASCRITTOMA)

6. Microarrays Agilent SureScan Dx Microarray Scanner

7. Applicazioni della tecnologia dei microarrays • Differenze nei livelli di espressione genica (mRNA) • Differenze nei livelli di espressione di microRNA (miRNA) • Differenze nei livelli di espressione delle varie forme di splicing degli mRNAs • Determinare l’aumento o la delezione di copie di geni in uno specifico DNA (Comparative genomic hybridization, array-CGH). Spesso si accompagna alla genotipizzazione di SNPs (single nucleotide polymorphisms) • Determinare differenze nei livelli di espressione proteica (protein microarrays o protein chip) • Identificare fattori di trascrizione attivi in un determinato tessuto o cellula (Ds-DNA microarrays) Identificazione di biomarcatori molecolari utilizzabili per: • diagnosi di malattia • classificazione e stratificazione dei pazienti • risposta ai farmaci • identificazione di nuovi target terapeutici

8. Da tenere presente prima di iniziare…… • Gli studi di trascrittomica forniscono un importante “fotografia” della quantità di mRNA presente in un dato momento in un sistema vivente • Tenere in massima considerazione la “fonte” di mRNA. • Altro elemento da tenere in massima considerazione è il gruppo di controllo (o il sistema con cui la nostra popolazione di studio deve essere confrontata) • E’ sempre opportuno, una volta applicata la tecnica, effettuare degli esperimenti di validazione dei risultati utilizzando altre tecniche (RT-PCR, in situ hybridization, immunoblots and immunohistochemistry). • A causa dell’etereogenità delle patologie complesse, è fondamentale per il ricercatore seguire delle linee guida comuni per la selezione e collezione dei campioni biologici

9. In questo ambito, abbiamo collaborato a diversi progetti sia interni che esterni: • Minella D, et al. SOS1 over-expression in genitalskinfibroblastsfromhirsute women: a putative roleof the SOS1/RAS pathway in the pathogenesisofhirsutism. J BiolRegulHomeostAgents. 2011 • Giganti MG, et al. A pilotstudy on the transcriptionalresponseofandrogen-andinsulin-relatedgenes in peripheralbloodmononuclearcellsinducedby testosterone administration in hypogonadalmen. J BiolRegulHomeostAgents. 2011 • Amati F, et al., Hif1α down-regulationisassociatedwithtranspositionofgreatarteries in micetreatedwith a retinoic acid antagonist. BMC Genomics. 2010 • Nisticò S, et al., Effectsof TNF-α and IL-1 β on the activationofgenesrelatedtoinflammatory, immune responses and celldeath in immortalizedhumanHaCatkeratinocytes. Int J ImmunopatholPharmacol. 2010 • Minella D, et al., Androgen- and insulin-related gene signatureusing a specific low density oligoarrayAndroChip 2 in peripheralbloodmononuclearcells in agonists, recreationalathletes and sedentarysubjects. J BiolRegulHomeostAgents. 2010. • Menghini R, et al., MicroRNA217 modulatesendothelialcellsenescence via silent information regulator 1. Circulation. 2009 • Botta A, et al., Gene expressionanalysis in myotonicdystrophy: indicationsfor a common molecularpathogenicpathway in DM1 and DM2. Gene Expr. 2007 • Valentini A, et al. Valproic acid induces neuroendocrine differentiation and UGT2B7 up-regulation in human prostate carcinoma cellline. DrugMetabDispos. 2007 • Amati F, et al., Dynamicchanges in gene expressionprofilesof 22q11 and relatedorthologousgenesduring mouse development. Gene. 2007 • Bucci B, et al. Fractionatedionizingradiationexposureinducesapoptosisthrough caspase-3 activation and reactiveoxygenspecies generation. AnticancerRes. 2006 • Gambardella S, et al., Gene expressionprofilestudy in CFTR mutatedbronchialcelllines. ClinExpMed. 2006 • Amati F, et al. Gene expressionprofilingoffibroblastsfrom a humanprogeroiddisease (mandibuloacraldysplasia, MAD #248370) through cDNA microarrays. Gene Expr. 2004

10. Prospettive future Con il continuo sviluppo di nuove tecnologie anche il campo dello studio dei profili di espressione genica evolverà (definizione di nuove sonde, incremento della copertura del genoma, maggiore riproducibilità dei risultati) The systems genetics is an emerging discipline that integrates high-throughput expression profiling technology and systems biology approaches for revealing the molecular mechanism of complex traits, and will improve our understanding of gene functions in the biochemical pathway and genetic interactions between biological molecules.

11. GRAZIE…