FISV PER I GIOVANI RICERCATORI. Epigenetica: tecnologie avanzate

13 – 14.00

Accoglienza e registrazione partecipanti

14.00 – 14.15

Saluti istituzionali

Chiara Tonelli, Presidente FISV

14.15 – 14.45

L’identità cellulare è garantita dalla non accessibilità ad alcune regioni genomiche: l’epigenetica.

Tanti tipi di cellule, un solo DNA.
L’identità cellulare è definita mediante fenomeni epigenomici che modulano in modo preciso l’accessibilità della cromatina. Il DNA, organizzato in strutture 3D altamente gerarchiche, diventa selettivamente inaccessibile grazie a modificazioni istoniche, metilazioni del DNA ed interazioni con complessi di rimodellamento. Questi meccanismi definiscono regioni eterocromatiche stabili, preservando programmi trascrizionali distinti. L’epigenoma funziona quindi come un sistema di restrizione dinamico e autoregolato che, senza alterare la sequenza nucleotidica, costruisce e consolida la specificità funzionale di ciascuna cellula durante lo sviluppo, il differenziamento e il mantenimento dell’identità.

Massimo Delledonne

Massimo Delledonne è Professore Ordinario di Genetica all’Università di Verona. Ha contribuito all’introduzione ed allo sviluppo delle tecnologie di sequenziamento di nuova generazione (NGS) in Italia, applicandole allo studio di genomi vegetali, microbici e umani. Si dedica prevalentemente all’implementazione e comparazione delle nuove tecnologie di analisi genomica con particolare attenzione al sequenziamento e all’interpretazione del genoma umano applicata alla clinica.

14.45 – 15.45

Metilazione del DNA e modificazioni istoniche

La regolazione epigenetica rappresenta un livello fondamentale di controllo dell’espressione genica. Tra i meccanismi più studiati vi sono la metilazione del DNA, principalmente a carico delle citosine in diversi contesti e sequenze, e le modificazioni post-traduzionali degli istoni, come acetilazione, metilazione, fosforilazione e ubiquitinazione. Questi processi modulano la struttura e l’accessibilità della cromatina, determinando diversi stati di regolazione trascrizionale e di condensazione cromosomica. La metilazione è spesso associata ad un silenziamento genico, mentre le modificazioni istoniche hanno un diverso impatto sull’espressione. L’integrazione dinamica dei due sistemi permette risposte molecolari rapide a stimoli ambientali e svolge un ruolo chiave nello sviluppo e nel differenziamento cellulare. Nel corso della presentazione verranno introdotti i vari meccanismi e la loro regolazione ed indicheremo le diverse tecnologie di ultima generazione disponibili per lo studio di tali processi epigenetici ed epigenomici.

Giorgio Perrella

Giorgio Perrella è un Professore Associato di Genetica presso il Dipartimento di Bioscienze dell’Università degli studi di Milano, dove insegna Genetica, Biotecnologie vegetali industriali, Epigenetica ed Epigenomica. Dopo aver conseguito la laurea in Biotecnologia presso l’Università Federico II di Napoli, ha proseguito il suo percorso formativo con un dottorato di ricerca dedicato allo studio dei meccanismi di regolazione epigenetica durante il processo riproduttivo in pianta. Negli ultimi anni la sua ricerca si è focalizzata sullo studio della risposta delle piante agli stress ambientali e sulla funzione dei rimodellatori della cromatina in questo processo. È autore di diverse pubblicazioni su riviste scientifiche internazionali, che hanno contribuito ad una migliore comprensione delle strategie di adattamento delle piante e delle potenziali applicazioni in agricoltura di precisione.

15.45 – 16.00

Pausa

16.00 – 17.00

 Editing epigenetico per la regolazione dell’espressione genica

L’editing epigenetico sta emergendo come una strategia potente per programmare l’espressione genica senza alterare la sequenza primaria del DNA. Gli editori epigenetici sono proteine chimeriche composte da un dominio di legame al DNA programmabile, come CRISPR–Cas9 o le zinc-finger proteins, e da moduli effettori derivati da proteine epigenetiche naturalmente presenti in natura. Queste tecnologie consentono un controllo preciso sia dell’attivazione sia della repressione genica, offrendo un mezzo versatile per modulare loci endogeni e regolare la funzione cellulare senza introdurre rotture nel DNA. Nel mio intervento descriverò le innovazioni tecnologiche che hanno permesso lo sviluppo di questi strumenti, insieme alle loro applicazioni precliniche e cliniche per il trattamento di malattie monogeniche e acquisite.

Angelo Lombardo

Angelo Lombardo è Professore di Biologia dei Tessuti e Medicina Rigenerativa presso l’Università Vita-Salute San Raffaele (UniSR, Milano, Italia) e Group Leader al San Raffaele–Telethon Institute for Gene Therapy (SR-Tiget, Milano, Italia). È inoltre co-fondatore di nChroma Bio (Boston, MA, USA), membro fondatore della Società Italiana di Terapia Genica e Cellulare (SITGEC) e membro eletto della European Society of Gene and Cell Therapy (ESGCT). I suoi contributi scientifici spaziano dalla messa a punto di nuove tecnologie di terapia genica, come il genome ed epigenome editing, al loro impiego per il trattamento di malattie ereditarie e acquisite. È anche inventore in diversi brevetti e ha ricevuto importanti riconoscimenti internazionali per i suoi contributi nell’ambito della terapia genica e cellulare.

17.00-18.00

Question and answer con i relatori

18.00 – 19.30

Apericena con la faculty

9.00 – 10.15

Metodologie NGS per l’epigenetica: metilazione del DNA e regolazione della cromatina

Le tecnologie di sequenziamento di ultima generazione (NGS) hanno rivoluzionato la possibilità di caratterizzare il profilo epigenetico cellulare, consentendo di analizzare sistemi biologici in modo integrato e ad alta risoluzione.
Partendo da quanto appreso nei precedenti talk, durante la presentazione verranno introdotte le principali metodologie basate su NGS per studi di epigenetica: analisi del profilo di metilazione del DNA (approcci basati su bisolfito o conversione enzimatica), dello stato di accessibilità della cromatina (ATAC-seq) modificazioni istoniche e interazioni DNA-proteine (ChIP-seq e derivati), e come queste tecniche permettano oggi di produrre mappe funzionali dell’epigenoma sia a livello di popolazione sia a singola cellula, definendo elementi regolatori e variazioni epigenetiche associate a specifici processi cellulari, e supportando la correlazione di tali profili con il fenotipo del sistema oggetto di studio.
Saranno evidenziati i principi, le potenzialità e i limiti sperimentali di queste tecniche epigenomiche, e come la loro integrazione stia trasformando lo studio della regolazione genica.

Francesca Giannese

Francesca Giannese si è laureata  in Biotecnologie Mediche presso l’Università degli Studi di Milano‑Bicocca. Ha conseguito un dottorato in Sistemi Complessi per le Scienze della Vita presso l’Università di Torino, focalizzato sull’impatto degli stress precoci sull’epigenoma.
Dal 2012 si è occupata dell’implementazione e ottimizzazione di metodologie avanzate NGS, con un’attenzione particolare all’epigenetica, presso il Centro di Scienze Omiche dell’Ospedale San Raffaele. Qui dal 2017 ha ricoperto il ruolo di coordinatrice dell’Innovation Lab del Centro, implementando piattaforme di analisi trascrittomica a singola cellula come Drop-seq e 10x Genomics Chromium. Ha inoltre co-sviluppato l’approccio di analisi del genoma ed epigenoma a singola cellula scGET- eq.
Dal novembre 2024 è Senior Manager dell’Unità di Sviluppo Tecnologico e Implementazione Metodologica presso la Piattaforma Nazionale di Genomica della Fondazione Human Technopole, con la missione di contribuire allo sviluppo e all’implementazione di metodi innovativi sotto forma di nuovi servizi avanzati accessibili dalla comunità scientifica nazionale.

10.15 – 11.30

Gli RNA non codificanti e la regolazione epigenetica

Il DNA non codificante rappresenta più del 98% del genoma umano. In passato etichettato come “DNA spazzatura”, questa porzione del genoma è stata progressivamente rivalutata e oggi è chiaro che alcuni dei suoi prodotti trascrizionali, gli RNA non codificanti (ncRNA), svolgono ruoli chiave a livello epigenetico. In questa lezione ci focalizzeremo coinvolgimento degli RNA non codificanti nell’organizzazione del genoma e faremo il punto sugli strumenti che ci permettono di studiare e caratterizzare questa tipologia di RNA.

Raffaele Calogero

Raffaele Calogero è Professore Ordinario di Biologia Molecolare e Bioinformatica e PI del corelab BGcore presso il Molecular Biotechnology Center di Torino. Ha avviato la sua carriera nel 1992 come Professore Associato all’Università di Napoli e nel 1998 ha fondato il laboratorio Bioinformatica e Genomica presso l’Università di Torino. La sua ricerca si è inizialmente focalizzata sull’analisi di dati di trascrittomica.
Attualmente sviluppa workflow per dati single-cell e spatial, oltre ad approcci di IA per il natural Language programming in ambito biologico. Ha svolto un’intensa attività formativa collaborando con Affymetrix, EMBL Heidelberg, Illumina e DUKE-NUS. Ricopre diversi incarichi di leadership, tra cui Presidente della Società Italiana di Bioinformatica (BITS), rappresentante dell’Università di Torino nel nodo italiano di ELIXIR, co-lead della ELIXIR Single-Cell Omics Community. E membro del comitato scientifico CINI InfoLife e membro del comitato di gestione di Elixir Italia.

11.30 – 11.45

Pausa

11.45 – 13.00

Organizzazione della cromatina: dalla struttura 1D alla struttura 3D

Francesco Ferrari

Francesco Ferrari ha conseguito il dottorato in Biotecnologie e Medicina Molecolare nel 2008 presso l’Università di Modena e Reggio Emilia. Si è poi specializzato in biologia computazionale e genomica. Dopo un primo postdoc presso l’Università di Padova, è entrato nel gruppo di Peter J. Park alla Harvard Medical School, dove ha lavorato sull’uso di tecniche di sequenziamento ad alta processività per studiare la cromatina e le dinamiche della trascrizione in diversi modelli sperimentali.
Nel 2015 è entrato in IFOM come group leader del “Computational Genomics Laboratory”.
Da novembre 2019 è anche ricercatore senior presso il CNR, Consiglio Nazionale delle Ricerche, Istituto di Genetica Molecolare (IGM), Pavia.
Il suo laboratorio è particolarmente focalizzato sulla comprensione del ruolo dell’organizzazione della cromatina e dell’epigenetica nella regolazione dell’espressione genica e su come questi meccanismi siano alterati nel cancro.

13.00 – 14.15

Pausa pranzo

14.15 – 14.45

La nuova frontiera dell’epigenetica oncologica: concetti emergenti e tecnologie ad alta risoluzione

Il seminario si propone di offrire una panoramica chiara e sintetica dei principali meccanismi epigenetici coinvolti nei processi di oncogenesi, evidenziandone gli aspetti più critici e le implicazioni biologiche. Successivamente, l’attenzione verrà rivolta in modo più approfondito alle direzioni di ricerca attualmente perseguite nell’ambito dell’epigenetica del cancro, mettendo in luce le sfide che la comunità scientifica sta affrontando e le domande fondamentali che rimangono ancora aperte. Saranno inoltre presentate le metodologie più innovative sviluppate negli ultimi anni per indagare le alterazioni epigenetiche nei tumori, con particolare riferimento alle tecnologie ad alta risoluzione, agli approcci multi-omici e ai nuovi strumenti che stanno contribuendo a decifrare la complessità dei paesaggi epigenetici tumorali e a formulare possibili strategie terapeutiche mirate.

Giovanni Perini

Giovanni Perini si è laureato in Scienze Biologiche nel 1987 all’Università di Pavia, dove ha poi conseguito anche la specializzazione in Genetica. Successivamente ha proseguito la formazione per otto anni all’Howard Hughes Medical Institute dell’Università del Massachusetts, approfondendo i meccanismi di regolazione genica mediati da trans attivatori virali e il loro ruolo nei processi oncogenetici. Nel 1999, all’Università di Bologna, ha ricoperto i ruoli di ricercatore, Professore Associato e, infine, Professore Ordinario di Genetica. Da oltre vent’anni si dedica allo studio del Neuroblastoma, un tumore pediatrico originato dalle cellule della cresta neurale, concentrandosi in particolare sulle sue alterazioni epigenetiche e sul modo in cui queste influenzano l’insorgenza, l’evoluzione e l’aggressività della malattia. E’ autore e co autore di oltre cento pubblicazioni su riviste internazionali con impact factor, principalmente focalizzate sui meccanismi epigenetici nel cancro.

14.45 – 15.15

Terapie Epigenetiche: riscrivere il linguaggio della cellula

Le terapie epigenetiche rappresentano una nuova strategia terapeutica nella lotta contro il cancro e altre malattie complesse.
A differenza delle mutazioni genetiche, le alterazioni epigenetiche non cambiano la sequenza del DNA, ma modificano il modo in cui i geni vengono accesi o spenti. Farmaci che agiscono su enzimi come metiltransferasi, deacetilasi e demetilasi istoniche possono ripristinare schemi di espressione genica normali, riattivando geni soppressi o silenziando quelli aberranti.
Queste strategie hanno già portato allo sviluppo di farmaci approvati in oncologia e stanno emergendo applicazioni anche in malattie ematologiche e neurodegenerative. Attualmente, la ricerca sta evolvendo da molecole a bassa specificità verso inibitori di nuova generazione e modulatori selettivi di complessi epigenetici.
L’obiettivo finale è trasformare la conoscenza dei meccanismi epigenetici in strategie terapeutiche precise e personalizzate.

Saverio Minucci

Professore Ordinario all’Università di Milano e Principal Investigator all’Istituto Europeo di Oncologia. Ha studiato all’Università di Napoli, per poi spostarsi ai National Institutes of Health e quindi rientrare in Italia presso lo IEO. La sua ricerca si focalizza sullo studio dei meccanismi fondamentali della tumorigenesi, con lo scopo di identificare nuove terapie antitumorali. Co-scopritore di nuovi farmaci epigenetici, oggi in sperimentazione, ha co-fondato stratup biotech.

1515 – 15.45

Decifrare i meccanismi dell’ereditarietà epigenetica e della plasticità nelle piante

Le piante sono organismi sessili caratterizzati da uno sviluppo post-embrionale continuo, che implica la differenziazione di nuovi organi e tessuti e il susseguirsi di transizioni chiave dalla crescita vegetativa a quella riproduttiva. I processi di sviluppo sono controllati geneticamente ma anche altamente sensibili ai segnali ambientali. L’instaurazione, il mantenimento e la rimozione delle modificazioni epigenetiche forniscono un ulteriore livello di regolazione, attraverso cui le piante possono controllare i processi di sviluppo e adattarsi all’ambiente. Nelle piante, l’ereditarietà epigenetica comprende sia informazioni che vengono ereditate tra generazioni, ma anche modificazioni epigenetiche che sono azzerate tra una generazione e l’altra. Gli stati epigenetici sono inoltre dinamici in risposta all’ambiente, e comprendere come contribuiscono alla plasticità e all’adattamento è una delle sfide dell’epigenomica.

Serena Varotto

Serena Varotto è Professoressa di Plant Genetics and epigenetics all’Università degli Studi di Padova. Da anni si occupa di genetica ed epigenetica dello sviluppo e risposta ai fattori ambientali nelle piante, mediante lo studio delle dinamiche della cromatina durante lo sviluppo e la risposta agli stress abiotici. E’ stata coordinatrice di progetti europei e nazionali sull’epigenetica/epigenomica delle piante.

15.45 – 17.00

Question and answer con i relatori