Medicina Traslazionale e Molecolare - DIMET

Il progetto formativo del DIMET si focalizza sulla Medicina Traslazionale basata sulla Medicina Molecolare e sulle Biotecnologie Mediche. Il corso ha carattere interdisciplinare e interdipartimentale e risulta essere internazionalizzato grazie ai contatti con gruppi di ricerca e esperienze di ricerca esteri. Molti studenti del dottorato DIMET svolgono parte della loro attività di ricerca e formativa in laboratori esteri. Il percorso formativo è innovativo e basato su una didattica avanzata, con grande attenzione agli sviluppi delle nuove tecnologie biomediche. L’attività di ricerca nell’ambito del dottorato DIMET può partire sia da questioni di interesse della medicina che richiedano lo sviluppo di nuovi sistemi biologici, sia da studi di base che possono avere una ricaduta significativa sulla medicina. Lo stretto rapporto con il mondo del lavoro si realizza mediante contatti nel settore della sanità, della bioindustria e con istituzioni internazionali e nazionali d’eccellenza.

Il programma di dottorato DIMET è strutturato in 3 aree di ricerca generali e 4 ambiti specializzati di ricerca scientifica.

Aree di ricerca generali:

1) Meccanismi cellulari e molecolari. La comprensione dei meccanismi molecolari e cellulari è di importanza fondamentale per studiare malattie specifiche e per lo sviluppo di nuove tecnologie che permettano una diagnosi efficiente e una terapia efficace.

Studio dei processi cellulari e molecolari che portano alla disfunzione di diversi organelli, tipi di cellule e organi tra cui:

• Mitocondri: profilo bioenergetico e biogenesi (Prof.ssa Valeria Sonia Tiranti)
• Ruolo della disfunzione mitocondriale come biomarker di fragilità (Prof.ssa Cristina Bianchi)
• Organizzazione nucleare durante la differenziazione cellulare e malattie (Prof.ssa Chiara Lanzuolo)
• Invecchiamento fisiologico e patologico (Prof.ssa Chiara Lanzuolo)
• Cellule emopoietiche (Prof. Luca Mologni; Dr. Emanuele Azzoni)
• Genetica della leucemia linfoblastica acuta pediatrica (Prof. Giovanni Cazzaniga)
• Sviluppo ematovascolare (Dr. Emanuele Azzoni)
• Cellule associate al sistema vascolare (Prof.ssa Silvia Brunelli)
• Commutazione dell'emoglobina (Prof.ssa Antonella Ellena Ronchi)
• Metabolismo del ferro (Prof.ssa Donatella Barisani)
• Regolazione trascrizionale nello sviluppo neurale e nei disturbi dello sviluppo neurologico, basata su organoidi del "cervello" umano derivanti ​​​​dall'hiPS e cellule di topo (Prof.ssa Silvia Nicolis)
• Neuroni, sinapsi, glia (Prof.ssa Silvia Barabino; Prof. Andrea Becchetti; Prof.ssa Silvia Nicolis, Prof.ssa Ilaria Rivolta)
• Sistema muscolo scheletrico (Prof.ssa Silvia Brunelli; Prof.ssa Chiara Lanzuolo; Prof.ssa Ilaria Rivolta)
• Sistema muscolo cardiaco (Prof. Antonio Zaza; Prof.ssa Ilaria Rivolta)
• Immunogenetica e patogenesi delle malattie autoimmuni del fegato (Prof. Pietro Invernizzi; Dr. Alessio Gerussi)
• Meccanismi molecolari delle malattie renali (cancro e nefropatia diabetica)   (Prof.ssa Cristina Bianchi)
• Manipolazione di trasposoni e geni suicidi (Prof. Andrea Biondi; Prof. Giuseppe Gaipa)
• Effetto sul profilo lipidomico e metabolomico, sugli acidi grassi e sugli ossisteroli della disfunzione mitocondriale e perossisomiale (Prof. Valerio Leoni)
• Ruolo dell’interazione sistema immunitario-microbioma nelle malattie infiammatorie intestinali (IBD) (Dr.ssa Federica Facciotti)
• Chiarimento dei meccanismi molecolari nella patogenesi, progressione e risposte terapeutiche della malattia mediante MS-Proteomica (Prof. Fulvio Magni; Prof. Andrew Smith)
• Meccanismo della malattia ossea nei disturbi da accumulo lisosomiale (Prof.ssa Marta Serafini)

2) Medicina clinica e rigenerativa. La medicina clinica fa riferimento allo sviluppo ed implementazione di approcci terapeutici avanzati che possono coinvolgere esperienze in terapia genica o cellulare, ingegneria tissutale, farmacologia e farmacogenomica e lo sviluppo di nuove terapie molecolari. In questa area di investigazioni scientifiche convergono e collaborano ricercatori con formazione clinica e di ricerca di base.

• Stato dell’arte nella tecnologia delle cellule staminali (Prof. Andrea Biondi; Prof.ssa Marta Serafini; Prof.ssa Silvia Brunelli; Prof.ssa Silvia Nicolis; Prof.ssa Cristina Bianchi; Prof.ssa Chiara Lanzuolo; Prof. Pietro Genovese; Dr. Emanuele Azzoni; Prof.ssa Ilaria Rivolta)
• Terapie geniche (Prof. Andrea Biondi; Prof.ssa Marta Serafini; Prof. Pietro Genovese)
• Recettore dell'antigene chimerico nella terapia mirata della leucemia (Prof. Andrea Biondi; Prof.ssa Marta Serafini; Prof. Giuseppe Gaipa; Prof. Pietro Genovese)
• Nuovi approcci sperimentali per nuove terapie con bersagli molecolari (Prof. Carlo Gambacorti-Passerini; Prof.ssa Marialuisa Lavitrano; Prof. Luca Mologni; Prof. Pietro Genovese)
• Modellistica preclinica della terapia cellulare nel cancro (Prof. Andrea Biondi; Prof.ssa Giovanna D’Amico; Prof.ssa Marta Serafini; Prof. Pietro Genovese)
• Sviluppo di modelli pre clinici innovativi di immunoterapia in neuro-oncologia, valutandone l'impatto sulla sicurezza e il trasferimento alla clinica. Strategie combinatorie personalizzate (ad esempio, radioterapia o terapia sonodinamica) per l'immunoterapia nel glioblastoma (Prof.ssa Serena Pellegatta)
• Sviluppo di terapie cellulari di livello clinico (Prof. Giuseppe Gaipa)
• Cellule stromali mesenchimali per promuovere la riparazione nelle lesioni cerebrali traumatiche (Prof. Giuseppe Citerio; Prof. Giuseppe Gaipa)
• Metabolomica e lipidomica in patologia clinica e biochimica clinica. L'uso della spettrometria di massa nella ricerca di biomarcatori (Prof. Valerio Leoni).
• Biomateriali per la rigenerazione dei tessuti e colture cellulari 3D in vitro. Bioprinting 3D di strutture impiantabili (Prof.ssa Laura Russo)

3) Piattaforme tecnologiche, nanomedicina e diagnosi. Lo sviluppo di nuove piattaforme tecnologiche, nanomedicina, nuove tecniche per la diagnosi, la stratificazione dei pazienti o la somministrazione di molecole terapeutiche sono di fondamentale importanza per la biomedicina moderna. In questa area di ricerca i progetti sono focalizzati su: Identificazione di marcatori biochimici, molecolari e proteomici correlati all’insorgenza e la progressione delle malattie, con particolare riferimento a tumori e malattie rare e studio delle applicazioni biomediche di nanoparticelle e loro caratterizzazione per fini diagnostici o terapeutici.

• Proteomica, imaging mediante spettrometria di massa multi-omica spaziale (Prof. Fulvio Magni; Prof. Andrew Smith; Prof. Fabio Pagni)
• Lipidomica, metabolomica e flussomica (Prof. Giuseppe Paglia)
• Lipidomica e metabolomica nell'invecchiamento e nelle malattie degenerative (Prof. Valerio Leoni)
• Spettrometria di massa in Patologia Clinica e Diagnostica (Prof. Valerio Leoni)
• Approcci avanzati basati sulla spettrometria di massa analitica per diagnosi/prognosi/terapia mirata nelle malattie umane (Prof. Fulvio Magni; Prof. Giuseppe Paglia;  Prof. Andrew Smith)
• Interazione nanoparticelle-cellula/tessuto per l'imaging e la somministrazione di farmaci (Prof.ssa Ilaria Rivolta; Prof. Giovanni Cazzaniga; Prof. Francesco Mantegazza)
• Progettazione, sintesi e caratterizzazione di nanoparticelle per la terapia e la diagnosi delle malattie umane (Prof.ssa Francesca Re; Prof. Francesco Mantegazza; Prof.ssa Claudia Corbo, Prof.ssa Miriam Colombo)
• Utilizzo di nanoparticelle per la terapia genica e il rilascio di RNA (Prof.ssa Miriam Colombo; Prof.ssa Francesca Re)
• Progettazione di nanoparticelle e biomateriali impiantabili per la terapia dei disturbi cerebrali (Prof.ssa Francesca Re)
• Studio della corona biomolecolare delle nanoparticelle per la diagnosi e la terapia delle malattie umane (Prof.ssa Claudia Corbo)
• Sviluppo di radiofarmaci nanometrici per PET (Prof.ssa Francesca Re)
• Utilizzo della spettrometria di massa in diagnostica. Lipidomica e metabolomica nell’individuo sano e malato (Prof. Valerio Leoni)
• Spettrometria di massa strutturale (Dr. Carlo Santambrogio)
• Utilizzo della piattaforma Cell Sorter per studi ematologici, immunologici e oncologici (Prof.ssa Cristina Bianchi)
• Modelli cellulari avanzati in vitro di barriere biologiche per la ricerca sulla nanomedicina (Prof.ssa Francesca Re)
• Approcci nano-omici per la scoperta di biomarcatori nelle malattie umane (Prof.ssa Claudia Corbo)
• Biomateriali per la rigenerazione dei tessuti e colture cellulari 3D in vitro. Bioprinting 3D di strutture impiantabili (Prof.ssa Laura Russo)
• Approcci per la transizione clinica alla Patologia Digitale  (Prof. Fabio Pagni)
• Patologia computazionale e omica spaziale nella malattia epatica autoimmune (Prof. Pietro Invernizzi; Dr. Alessio Gerussi)

Ambiti di ricerca specializzati:

1) Oncologia ed ematologia. Le patologie tumorali sono destinate a diventare la prima causa di morte nel prossimo futuro e questo ha portato ad un incremento della ricerca scientifica condotta su tutti i fronti dell’oncologia, dallo sviluppo di modelli sperimentali alle terapie biologiche avanzate, fino allo sviluppo di sistemi di imaging diagnostico e alla prevenzione. I programmi di ricerca del DIMET in questo ambito sono relativi a trasformazione e crescita neoplastica, diagnosi e terapie in tumori solidi ed ematologici.

• Meccanismi molecolari di invasione e progressione del cancro renale - Modelli cellulari in vitro (Prof.ssa Cristina Bianchi)
• Lesioni somatiche nel cancro, trasformazione cellulare, diagnosi e terapia (Prof. Rocco Piazza; Prof. Luca Mologni)
• Controllo trascrizionale della differenziazione delle cellule eritropoietiche e della commutazione dell'emoglobina (Prof.ssa Antonella Ellena Ronchi)
• Studio di nuove vulnerabilità metaboliche nelle leucemie acute (Dr.ssa Angela Savino)
• Modellazione murina di neoplasie mieloidi pediatriche (Dr. Emanuele Azzoni; Prof.ssa Marta Serafini)
• Studio dei meccanismi delle leucemie acute nella nicchia midollare (Prof.ssa Marta Serafini)
• Progettazione e sintesi di nanoparticelle contro le cellule cancerose (Prof.ssa Claudia Corbo)
• Sviluppo di sistemi di somministrazione di farmaci per la terapia e la diagnosi del cancro (Prof.ssa Miriam Colombo; Prof.ssa Francesca Re)
• Modelli tumorali in vitro in condizioni statiche e fluidiche per test farmacologici personalizzati senza animali (Prof.ssa Laura Russo)
• Manipolazione del microbioma intestinale per migliorare le funzioni delle cellule immunitarie anti tumorali nel cancro del colon-retto (Dr.ssa Federica Facciotti)
• Biologia molecolare del cancro epiteliale dell'ovaio (Prof. Robert Fruscio)
• ctDNA per la diagnosi e il monitoraggio del cancro epiteliale ovarico avanzato (Prof. Robert Fruscio)
• Prevenzione dei tumori ginecologici in pazienti con mutazioni patogene (Prof. Robert Fruscio)

2) Malattie neurodegenerative, neurologiche e muscolari. Lo studio delle malattie neurodegenerative e muscolari comprende vari livelli di indagine legati a modelli sperimentali molecolari e cellulari. La malattia neuromuscolare è un termine molto ampio che comprende molti disturbi che compromettono il funzionamento dei muscoli, sia direttamente (patologie del muscolo), sia indirettamente (patologie dei nervi o delle giunzioni neuromuscolari). In particolare, DIMET si occupa di neurotrasmissione ed eccitazione nella corteccia cerebrale, epilessia, processi cronici di degenerazione assonale, disturbi mitocondriali e neurodegenerazione con sindromi da accumulo di ferro cerebrale e altre condizioni.

• Neurotrasmissione ed eccitazione nella corteccia cerebrale, epilessia (Prof. Andrea Becchetti)
• Modelli in vitro e in vivo di malattie mitocondriali e sindromi di neurodegenerazione con accumulo di ferro nel cervello (NBIA) (Prof.ssa Valeria Sonia Tiranti)
• Stress e neurosteroidi nell’epilessia resistente ai farmaci. Comportamento simil-prionico della SOD mutata in SLA. Stress ossidativo nella sclerosi multipla e in altri disturbi neurodegenerativi. Attività protettiva dei secretagoghi dell’ormone della crescita nella sindrome di Duchenne (Prof. Antonio Biagio Torsello)
• Ruolo delle alterazioni genetiche nello sviluppo delle encefalopatie epilettiche (Prof.ssa Ilaria Rivolta)
• Alterazioni genetiche che portano alla distrofia miotonica (Prof.ssa Ilaria Rivolta)
• Nanoparticelle per la terapia della malattia di Alzheimer e del glioblastoma (Prof.ssa Francesca Re; Prof. Francesco Mantegazza)
• Interazioni DNA-proteine, aggregazione dell'amiloide Abeta (Prof. Francesco Mantegazza)
• Meccanismi epigenetici coinvolti nella distrofia muscolare di Emery Dreifuss (Prof.ssa Chiara Lanzuolo)
• Analisi di singole molecole del folding e misfolding delle proteine (Prof. Francesco Mantegazza)
• Lipidomica e metabolomica nelle malattie neurodegenerative. Effetti lipidomici delle nanoparticelle infuse nei modelli murini della malattia di Huntington (Prof. Valerio Leoni)
• Misfolding e aggregazione delle proteine ​​amiloidi (Dr. Carlo Santambrogio)
• Approcci nano-omici per la scoperta di biomarcatori nella malattia di Alzheimer (Prof.ssa Claudia Corbo)
• Biomarcatori e fenotipizzazione nei danni cerebrali traumatici acuti (Prof. Giuseppe Citerio)

3) Malattie cardiovascolari e polmonari. I programmi di ricerca DIMET in questo ambito forniscono esperienze di ricerca nell’ambito della medicina cardiovascolare, al fine di formare ricercatori di base o clinici con una solida formazione in biologia e medicina polmonare e cardiovascolare, per applicare tecnologie e modelli di ultima generazione alla necessità clinica.

• Cardiomiociti derivati ​​da iPS, mutazioni dei canali e meccanismi aritmogeni; “corrente tardiva del Na+” e danno cellulare (Prof. Antonio Zaza)
• Nuovi meccanismi molecolari e cellulari delle aritmie cardiache che causano morte improvvisa; cardiomiociti derivati ​​da cellule staminali pluripotenti indotte come modello sperimentale per lo studio delle aritmie cardiache (Prof.ssa Ilaria Rivolta)
• Biologia vascolare/aterosclerosi e aspetti molecolari della placca (Prof.ssa Marialuisa Lavitrano)
• Meccanobiologia: relazione tra nanomeccanica della singola cellula e malattia (Prof. Francesco Mantegazza)
• Lipidomica e metabolomica nelle malattie cardiovascolari, fibrosi polmonare idiopatica e malattie interstiziali polmonari fibrosanti progressive (Prof. Valerio Leoni; Prof.ssa Paola Faverio)

4) Immunopatologia e malattie infettive. L’immunologia influenza pressoché ogni aspetto della medicina moderna. Lo studio dell’immunopatologia e delle patologie infettive è focalizzato sullo sviluppo di progetti di ricerca interdisciplinari nella immunologia cellulare e clinica e in approcci cellulari innovativi. Gli interessi di ricerca in questo ambito includono le interazioni ospite-patogeno, la sorveglianza immunitaria, la patogenesi microbica e la resistenza agli antibiotici, lo sviluppo di vaccini e l’immunoterapia.

• Meccanismi scatenanti l'infiammazione host-pathogen con specifico interesse per il ruolo delle cellule dendritiche (Prof.ssa Francesca Granucci; Prof. Ivan Zanoni)
• Come le cellule dendritiche modellano le risposte immunitarie: ruoli nella salute e nella malattia (Prof.ssa Francesca Granucci)
• Differenziazione del compartimento mieloide e suo ruolo cruciale nell'omeostasi e nella malattia (Prof.ssa Francesca Granucci)
• Interazione cellule staminali-cellule immunitarie: immunosorveglianza contro le cellule staminali self-renewing e differentiating (Prof.ssa Francesca Granucci)
• Recettore chimerico delle cellule T per il trattamento dei pazienti affetti da cancro (Prof. Andrea Biondi; Prof. Pietro Genovese)
• Terapia cellulare adottiva: cellule T del recettore dell'antigene chimerico (CAR) e linfociti infiltranti il ​​tumore (TIL) per il trattamento dei gliomi maligni (Prof.ssa Serena Pellegatta)
• Immunità innata e rimodellamento del muscolo scheletrico nelle malattie genetiche (Prof.ssa Silvia Brunelli)
• Vie di segnalazione immunitaria innata nello sviluppo e nella progressione delle malattie infiammatorie (Prof. Ivan Zanoni)
• Xenotrapianti (Prof.ssa Marialuisa Lavitrano)
• Lipidomica e metabolomica nella malattia SARS-CoV-2 (Prof. Valerio Leoni)
• Rivestimento antimicrobico dei dispositivi medici (Prof.ssa Laura Russo)
• Dipendenze dal genere dell risposte differenziali alle terapie nelle malattie intestinali (malattie infiammatorie intestinali e cancro del colon-retto) (Dr.ssa Federica Facciotti)

Gli studenti del DIMET trovano una naturale collocazione in centri di ricerca pubblici e privati, in centri clinici di eccellenza, in industrie biomediche e biotecnologiche, sia a livello nazionale che internazionale. Gli sbocchi professionali previsti sono quelli che richiedono interazioni tra ricerca di base e ricerca applicata e in contesti nei quali siano richiesti profili professionali ‘traslazionali’ con un solido background in ricerca di base insieme alla capacità di trasferire le nuove conoscenze alla biomedicina per produrre strumenti o approcci di diagnostica avanzata o opzioni terapeutiche innovative ed efficaci. Figure professionali di ricercatori in accademia, in aziende di biotecnologie o nel contesto del Sistema Sanitario sono opportunità alle quali potranno accedere coloro che avranno conseguito il dottorato DIMET.

La struttura e i programmi del corso di Dottorato DIMET hanno come fondamento la natura multidisciplinare della Biologia e Medicina moderne e la necessità reciproca di biologi e medici di familiarizzare con le questioni mediche e di biologia di base. La partecipazione pressoché paritaria alle attività formative rivolte ai dottorandi di scienziati sia di ricerca di base che di ricerca clinica e l’organizzazione di seminari per tutti gli studenti garantisce interazioni proficue tra le varie componenti.

Le attività di didattica del Dimet si sviluppano a partire dalle competenze e dalle interazioni nei vari ambiti di ricerca, sia in area ampie di investigazione (meccanismi molecolari e cellulari) che in contesti più specializzati (malattie neurologiche e neuromuscolari; oncologia e ematologia; patologie infettive e immunitarie; patologie polmonari e cardiovascolari). La didattica dà rilievo all’approccio traslazionale nel trasferimento delle competenze, con applicazione ed ulteriore approfondimento in programmi di ricerca di carattere diagnostico o terapeutico (medicina clinica e rigenerativa; piattaforme tecnologiche, nanomedicina e diagnosi). I programmi di dottorato proposti si svolgeranno in un contesto biotecnologico avanzato.

L’attività didattica è consultabile sulla piattaforma e-learning: https://elearning.unimib.it/course/index.php?categoryid=8308