Università di Roma "La Sapienza"
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Dottorato di Ricerca - PhD Program

Scienze Morfogenetiche e Citologiche / Morphogenetic and Cytological Sciences



Concorso di ammissione al XXVI ciclo - Graduatoria della prova scritta - Graduatoria Finale

 

Obiettivi scientifici e formativi
Questo dottorato, afferente alla Scuola di dottorato in Biologia e Medicina Molecolare diretta dalla Prof.ssa Angela Santoni, si propone di fornire gli strumenti conoscitivi, critici e metodologici per lo svolgimento di attività di ricerca di elevato livello qualitativo nel settore biomedico e biotecnologico. Per il conseguimento di questi obiettivi i corsi sono finalizzati all'acquisizione da parte degli addottorandi non solo di contenuti informativi, mutevoli per il rapido evolversi delle conoscenze, quanto di criteri valutativi per la individuazione di problemi specifici irrisolti alla luce delle conoscenze attuali e delle possibili strategie sperimentali per la loro soluzione.
A tale fine il corso prevede un'intensa attività seminariale svolta sia dai docenti del dottorato, sia da docenti esterni e dagli stessi addottorandi. Gli argomenti dei seminari riguardano le tematiche delle linee di ricerca del dottorato oggetto delle tesi. Sono previsti anche seminari da parte di scienziati internazionali con i quali i docenti intrattengono rapporti di collaborazione. Gli addottorandi riferiscono i risultati della loro ricerca periodicamente sia nell'ambito del laboratorio di afferenza che in ambito dipartimentale, oltre che in occasione dei passaggi di anno e delle riunioni annuale dei dottorati afferenti alle Società biologiche (FISB-FISV) e della scuola di dottorato (BEMM). I seminari sono tenuti spesso in lingua inglese sia da parte dei docenti che degli oratori invitati ed anche da parte degli addottorandi, che si preparano così a discutere la tesi anche in presenza di scienziati internazionali, talora membri della commissione. A questo scopo sono anche stati tenuti corsi di lingua inglese da parte di insegnanti di madrelingua.
Ciascun docente del Collegio svolge compiti di tutoraggio e supervisione diretta e continuativa dell'attività dei singoli addottorandi. Inoltre, come effettuato nei cicli svolti od in svolgimento gli addottorandi completano la loro preparazione con un periodo di lavoro all'estero presso laboratori qualificati nel settore di pertinenza dell'argomento della tesi.
Obiettivo formativo fondamentale del dottorato consiste nell'acquisizione da parte dell'addottorando di competenze metodologiche sperimentali ed in particolare di Biotecnologie Cellulari (tecniche istologiche, istochimiche, imaging, microscopia confocale, TEM, SEM, ibridazione in situ, colture cellulari, d'organo e di embrioni, produzione di animali transgenici, preparazione di costrutti e analisi dei prodotti genici, in vivo gene delivery mediante elettroporazione, purificazione di popolazioni cellulari omogenee tramite FACS) per poter esercitare una qualificata attività di ricerca che consenta loro (come è già avvenuto per la maggior parte dei loro colleghi dei cicli precedenti) di trovare sbocchi professionali presso istituzioni pubbliche o private a carattere scientifico, quali istituti di ricerca biomedica anche a carattere assistenziale, enti pubblici o privati di ricerca farmacologica o comunque finalizzata od applicata, oltre che presso istituzioni universitarie.
Gli obiettivi formativi si articolano in linee di ricerca che consistono nello studio dei meccanismi che regolano il differenziamento di cellule somatiche in relazione:
a) all'espressione ed al mantenimento dello stato differenziato ed in particolare al ruolo regolativo di molecole informative attive nella miogenesi (AVP, TGFb e IGF I) e delle vie di trasduzione da esse attivate ed in particolare delle isoforme della PKC, da noi evidenziate essere coinvolte nel controllo dell'espressione degli MRF, del mantenimento del fenotipo differenziato e dei fenomeni di ipertrofia, ipotrofia, miodistrofia e cachessia. In particolare l'IGFI controlla il reclutamento e l'amplificazione della -popolazione staminale miogenica, promuovendo il riparo e l'ipertrofia. Per lo svolgimento di queste ricerche nel nostro dipartimento sono utilizzati, come modelli sperimentali, animali transgenici da noi prodotti, overesprimenti rispettivamente IGF I ed il dominante negativo della PKC-Th, topi mdx e "sarcoglycan null", esprimenti diverse forme di miodistrofia, e topi SOD, un modello sperimentale di ALS (sclerosi laterale amiotrofica). Questi mutanti sono utilizzati per esperimenti di terapia cellulare e tessutale mediante il trapianto di cellule staminali ingegnerizzate o la espressione forzata di fattori amplificanti le cellule staminali endogene.
b) all'embriogenesi ed all'istogenesi, studiando in particolare i fenomeni di induzione e di determinazione delle strutture mesodermiche (ruolo dei geni Wnt, e dei loro recettori nell'attivazione dei geni regolatori miogenici MRF nella somitogenesi) e la genesi ed il ruolo del compartimento staminale e dei precursori miogenici;
c) all'identificazione dei meccanismi molecolari alla base del differenziamento mieloide della cellula staminale emopoietica, avvalendosi del fatto, dimostrato anche nei nostri laboratori, che fattori trascrizionali della mielopoiesi sono presenti in circuiti regolativi che coinvolgono attività enzimatiche che agiscono da  rimodellatori della cromatina, microRNA e loro targets. Si può ritenere che nelle patologie della mielopoiesi si formino complessi trascrizionali aberranti che modificano la corretta espressione genica il cui studio può fornire chiarimenti sui meccanismi del differenziamento molecolare mieloide e della leucemogenesi.
Molta attenzione è data, oltre che agli aspetti culturali, anche a quelli tecnologici che permettono la realizzazione pratica degli studi indicati. A tal fine, negli ultimi anni, alla strumentazione e alle facilities disponibili per i dottorandi, si sono aggiunti: un "transgenic core", struttura pienamente attrezzata (vedi note) per la produzione di animali transgenici; una Real Time PCR; un secondo citofluorimetro dotato di 3 laser, con possibilità di analizzare fino a 9 fluorescenze e 2 parametri fisici; un microscopio confocale con possibilità di analisi quali-/quantitativa a 3 lunghezze d'onda e time lapse. E' in fase di realizzazione un laboratorio con "physical containment" di classe 2 (P2) per l'esecuzione di specifici esperimenti che prevedono la manipolazione di microorganismi a rischio moderato.
Le strutture disponibili quindi consentono ai dottorandi di realizzare al meglio il progetto di ricerca e di conseguire specifici obiettivi, quali:
- ottenimento di consistenti risultati scientifici documentato da pubblicazioni su riviste di elevato livello qualitativo;
- trasferimento di risultati e prodotti scientifici (animali transgenici, anticorpi, sonde molecolari, protocolli sperimentali e brevetti) all’utenza biomedica, all’industria farmaceutica ed agro-alimentare;
- sviluppo di percorsi formativi di alta qualificazione in grado di consentire interazioni con giovani scienziati anche di origine italiana afferenti a qualificati centri di ricerca internazionali;
- acquisizione di competenze professionali utilizzabili nel mercato del lavoro sia nel settore accademico e scientifico nazionale ed internazionale,sia nell’industria biofarmaceutica, sia in agenzie pubbliche o private operanti nel campo della salute e dell’ambiente.
Il chiarimento dei meccanismi regolativi operanti nelle fasi del differenziamento può apportare implicazioni applicative finalizzate alla prevenzione od al recupero del danno tessutale (nel campo della terapia cellulare e differenziativa, della ricostruzione e del riparo tessutale, nella prevenzione dell’ipotrofia, dell'invecchiamento, della distrofia muscolare etc.), mettendo in opera meccanismi che forzino l'imbocco della via differenziativa ad es. da parte del compartimento staminale, e/o che possano interferire con meccanismi attivanti la via apoptotica, autofagica ed il danno tessutale.

Scientific aims
This PhD program is part of the School of Doctorate in Biology and Molecular Medicine directed by Prof. Angela Santoni. The overall aim of the PhD program is to provide cultural, analytical and methodological tools to perform high level research in the biomedical and biotechnological field. For this purpose, the courses are aimed to teach the students not only notions (rapidly changing and evolving) but also: a) to acquire evaluation criteria to innovatively pinpoint unresolved issues , in specific fields b) to design experimental strategies which address these issues.
To achieve the objectives outlined above, intense seminarial activity, done by both internal and external experts as well as by the PhD students themselves, is performed. The topics of the lessons deal with the research guidelines of the PhD program. In addition, seminars performed by international scientists (involved in scientific collaborations) are organized. Also, students have the chance to improve their knowledge of the English language as classes taught by teachers fluent in English are organized. PhD students report on their research activity in the context of laboratory and departmental presentations and in the context of the annual final report (i.e. an examination to be admitted to the following year), moreover they present their results at the annual meeting of the Italian Federations of Life Sciences (FISV) and frequently at international meetings. All seminars are in English, thus representing the chance for students to practice scientific discussions with international scientists, often members of the PhD Thesis committee. Each faculty member of the PhD program directly and continuously supervises students’ activities. In addition, PhD students undergo training in foreign laboratories, highly qualified in the fields of the doctorate’s study.
A major obiective of the PhD program is to master of appropriate and updated methodological tools, including biotechnological approaches such as: histology, histochemistry, immunohistochemistry, in situ hybridization, cell cultures, tissue and organ cultures, production of transgenic animals, genetic constructs productions and analysis and FACS-mediated cell sorting and analysis. With this background the students become able to perform high quality research, leading to positions in public and private scientific institutions, such as biomedical research and clinical institutions, pharmacological and applied research institutes and universities. The above output prediction is based on the experience of previous PhD students. The didactic aims of the PhD program are developed through research guidelines regarding the study of the mechanisms regulating somatic cell differentiation. In particular, the following research interests are adopted:
a)Progression and maintenance of the differentiated state, through interaction between muscle cells and factors regulating myogenesis such as AVP, TGFbeta and IGF-I. Role of signal transduction pathways activated by IGF-I and TPA, through PKC isoforms. The latter was demonstrated by us to be involved in the maintenance of the differentiated phenotype as well as in muscle hypertrophy, atrophy, dystrophy and cachexia. In fact, IGF-I controls myogenic stem cell recruitment and growth, promoting muscle repair and hypertrophy. This research is performed by using transgenic animals overexpressing IGF-I or the dominant negative form of PKC-Th (both produced by our group), as well as mdx and sarcoglycan-null (i.e. dystrophic) and SOD (i.e. affected by Lateral Amiotrophyc Sclerosis) mice. These mutants are exploited for cell and tissue therapy through engineered stem cell transplants and overexpression of factors to amplify endougenous stem cell populations.
b)Embryogenesis and histogenesis. In particular, we are interested in the mechanisms of induction and determination of mesodermal structures (role of Wnt proteins and receptors in the activation of muscle regulatory factor genes in somatogenesis), as well as in the genesis and role of stem and myogenic precursor cells.
c) Identification of molecular mechanisms of myeloid differentiation of hematopoietic stem cells. This is based on the evidence, reported by our laboratory, that myelopoietic transcription factors are present in integrated regulatory circuitries involving chromatin remodeling enzymes, microRNAs and their targets. It is believed that in myeloid neoplasms aberrant transcriptional complexes are formed, working as de-regulator of correct gene expression. The study of these novel regulatory circuitries can clarify the mechanisms of normal myeloid differentiation and of leukemogenesis.
A strong effort is devoted to the continuous upgrading of the instruments and facilities available to the PhD students. To this end, several additions were made in the last few years, including: a fully equipped "transgenic core" for the production of transgenic animals; Real-Time PCR; a 3-laser cytofluorimeter; a confocal microscope allowing qualitative/quantitative analysis at 3 different wavelengths and time lapse. A physical containment class 2 (P2) laboratory, for the safe handling of moderately hazardous microorganisms, is being realized.
Overall, the above facilities and mentoring process allow the PhD students to perform in optimal conditions for their research project and to obtain the following goals: -publication of scientific works on high quality international journals; -transfer of results and scientific outputs (transgenic animals, antibodies, molecular probes, experimental protocols, patents) to biomedical operators, pharmaceutical and food industry; -high level scientific background to allow interactions with scientists in international research centers; -professional skills for job market in both academia and national/international scientific institutions and biopharmaceutical industries (operating in the health and the environment fields).
Clarifying the regulatory mechanisms of cell differentiation can lead to applications for the prevention or the rescue of tissue damage, to be exploited for cell and differentiative therapy, tissue repair and reconstruction, atrophy prevention, as well as anti-ageing and ant-dystrophy approaches (e.g. through forced- induction of differentiation of the stem cell compartment and/or through interfering with mechanisms inducing apoptosis or tissue damage).


 


 
Istituto D.I.E.M
Per suggerimenti e commenti, E-mail:

Sergio Adamo , Rita Canipari

last updated: 1/11