Fondazione CARIPLO
Bandi 2006
PRE-PROPOSTA PER IL BANDO
“PROMUOVERE LA RICERCA SCIENTIFICA E TECNOLOGICA
IN TEMA DI SALUTE E SCIENZE DELLA VITA”
TEMA DI RICERCA:
genomica e proteomica per la prevenzione e la diagnosi precoce delle
malattie;
X
studi sperimentali basati su metodologie che prevedano l’utilizzo delle
cellule staminali, escluse quelle staminali embrionali umane, in relazione
alla riparazione tessutale
.
TITOLO DEL PROGETTO: Caratterizzazione strutturale e funzionale di geni coinvolti
in malattie genetiche del sistema nervoso in un cordato basale
AREA DISCIPLINARE DEL PROGETTO: Scienze Biologiche 05
RESPONSABILE SCIENTIFICO: Prof. Fiorenza De Bernardi, Dipartimento di
Biologia.
ALTRI PARTECIPANTI UNIMI (nome e struttura di appartenenza): Dr. Carmela
Gissi, Dipartimento di Scienze Biomolecolari e Biotecnologie; Prof. Cristina Sotgia,
Dipartimento di Biologia; Dr. Roberta Pennati, Dipartimento di Biologia; Dr.
Umberto Fascio, Centro Interdipartimentale di Microscopia Avanzata (CIMA); Dr.
David Horner, Dipartimento di Scienze Biomolecolari e Biotecnologie; Dr. Flavio
Mignone, Dipartimento di Chimica Strutturale e Stereochimica Inorganica; Dr.
Giulio Pavesi, Dipartimento di Scienze Biomolecolari e Biotecnologie
PARTECIPANTI DI ALTRI ENTI (nome e struttura di appartenenza): Prof. Mario
Pestarino, Dr. Simona Candiani Dipartimento di Biologia, Università di Genova; Prof.
Graziano Pesole, Istituto di Tecnologie Biomediche, CNR, Milano.
DURATA DEL PROGETTO: 2 anni
COSTO COMPLESSIVO DEL PROGETTO: 372.000
IMPORTO RICHIESTO ALLA FONDAZIONE: 124.000
IMPORTO RESO DISPONIBILE DALLA STRUTTURA: 37.000
PUBBLICAZIONI RECENTI DEL GRUPPO DI RICERCA (max 5):
Okazaki Y, Furuno M, Kasukawa T, Adachi J, Bono H, Kondo S, Nikaido I, Osato N, Saito R, Suzuki H, Yamanaka I,
Kiyosawa H, Yagi K, Tomaru Y, Hasegawa Y, Nogami A, Schonbach C, Gojobori T, Baldarelli R, Hill DP, Bult C,
Hume DA, Quackenbush J, Schriml LM, Kanapin A, Matsuda H, Batalov S, Beisel KW, Blake JA, Bradt D, Brusic V,
Chothia C, Corbani LE, Cousins S, Dalla E, Dragani TA, Fletcher CF, Forrest A, Frazer KS, Gaasterland T, Gariboldi
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M, Gissi C, Godzik A, Gough J, Grimmond S, Gustincich S, Hirokawa N, Jackson IJ, Jarvis ED, Kanai A, Kawaji H,
Kawasawa Y, Kedzierski RM, King BL, Konagaya A, Kurochkin IV, Lee Y, Lenhard B, Lyons PA, Maglott DR,
Maltais L, Marchionni L, McKenzie L, Miki H, Nagashima T, Numata K, Okido T, Pavan WJ, Pertea G, Pesole G,
Petrovsky N, Pillai R, Pontius JU, Qi D, Ramachandran S, Ravasi T, Reed JC, Reed DJ, Reid J, Ring BZ, Ringwald M,
Sandelin A, Schneider C, Semple CA, Setou M, Shimada K, Sultana R, Takenaka Y, Taylor MS, Teasdale RD, Tomita
M, Verardo R, Wagner L, Wahlestedt C, Wang Y, Watanabe Y, Wells C, Wilming LG, Wynshaw-Boris A, Yanagisawa
M, Yang I, Yang L, Yuan Z, Zavolan M, Zhu Y, Zimmer A, Carninci P, Hayatsu N, Hirozane-Kishikawa T, Konno H,
Nakamura M, Sakazume N, Sato K, Shiraki T, Waki K, Kawai J, Aizawa K, Arakawa T, Fukuda S, Hara A, Hashizume
W, Imotani K, Ishii Y, Itoh M, Kagawa I, Miyazaki A, Sakai K, Sasaki D, Shibata K, Shinagawa A, Yasunishi A,
Yoshino M, Waterston R, Lander ES, Rogers J, Birney E, Hayashizaki Y. (2002) Analysis of the mouse transcriptome
based on functional annotation of 60,770 full-length cDNAs. Nature 420: 563-73.
Gissi C, Pesole G. (2003) Transcript mapping and genome annotation of ascidian mtDNA using EST data. Genome
Res. 13:2203−2212.
Carninci P, Kasukawa T, Katayama S, Gough J, Frith MC, Maeda N, Oyama R, Ravasi T, Lenhard B, Wells C, Kodzius
R, Shimokawa K, Bajic VB, Brenner SE, Batalov S, Forrest AR, Zavolan M, Davis MJ, Wilming LG, Aidinis V, Allen
JE, Ambesi-Impiombato A, Apweiler R, Aturaliya RN, Bailey TL, Bansal M, Baxter L, Beisel KW, Bersano T, Bono
H, Chalk AM, Chiu KP, Choudhary V, Christoffels A, Clutterbuck DR, Crowe ML, Dalla E, Dalrymple BP, de Bono B,
Della Gatta G, di Bernardo D, Down T, Engstrom P, Fagiolini M, Faulkner G, Fletcher CF, Fukushima T, Furuno M,
Futaki S, Gariboldi M, Georgii-Hemming P, Gingeras TR, Gojobori T, Green RE, Gustincich S, Harbers M, Hayashi Y,
Hensch TK, Hirokawa N, Hill D, Huminiecki L, Iacono M, Ikeo K, Iwama A, Ishikawa T, Jakt M, Kanapin A, Katoh
M, Kawasawa Y, Kelso J, Kitamura H, Kitano H, Kollias G, Krishnan SP, Kruger A, Kummerfeld SK, Kurochkin IV,
Lareau LF, Lazarevic D, Lipovich L, Liu J, Liuni S, McWilliam S, Madan Babu M, Madera M, Marchionni L, Matsuda
H, Matsuzawa S, Miki H, Mignone F, Miyake S, Morris K, Mottagui-Tabar S, Mulder N, Nakano N, Nakauchi H, Ng
P, Nilsson R, Nishiguchi S, Nishikawa S, Nori F, Ohara O, Okazaki Y, Orlando V, Pang KC, Pavan WJ, Pavesi G,
Pesole G, Petrovsky N, Piazza S, Reed J, Reid JF, Ring BZ, Ringwald M, Rost B, Ruan Y, Salzberg SL, Sandelin A,
Schneider C, Schonbach C, Sekiguchi K, Semple CA, Seno S, Sessa L, Sheng Y, Shibata Y, Shimada H, Shimada K,
Silva D, Sinclair B, Sperling S, Stupka E, Sugiura K, Sultana R, Takenaka Y, Taki K, Tammoja K, Tan SL, Tang S,
Taylor MS, Tegner J, Teichmann SA, Ueda HR, van Nimwegen E, Verardo R, Wei CL, Yagi K, Yamanishi H,
Zabarovsky E, Zhu S, Zimmer A, Hide W, Bult C, Grimmond SM, Teasdale RD, Liu ET, Brusic V, Quackenbush J,
Wahlestedt C, Mattick JS, Hume DA, Kai C, Sasaki D, Tomaru Y, Fukuda S, Kanamori-Katayama M, Suzuki M, Aoki
J, Arakawa T, Iida J, Imamura K, Itoh M, Kato T, Kawaji H, Kawagashira N, Kawashima T, Kojima M, Kondo S,
Konno H, Nakano K, Ninomiya N, Nishio T, Okada M, Plessy C, Shibata K, Shiraki T, Suzuki S, Tagami M, Waki K,
Watahiki A, Okamura-Oho Y, Suzuki H, Kawai J, Hayashizaki Y; (2005) The transcriptional landscape of the
mammalian genome. Science 309:1559-63.
Candiani S, Pennati R, Oliveri D, Locascio AM, Branno M, Castagnola P, Pestarino M. and De Bernardi F. (2005)
Ci-POU-IV expression identifies PNS neurons in embryos and larvae of the ascidian Ciona intestinalis. Dev Genes Evol
215: 41-45
Zega G, Pennati R, Groppelli S, Sotgia C, and De Bernardi F. (2005) Dopamine and serotonin modulate the onset of
metamorphosis in the ascidian Phallusia mammillata. Devl. Biol. 282: 246-256
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DESCRIZIONE DEL PROGETTO (analisi del bisogno, obiettivi scientifici, piano di
intervento, piano finanziario, organizzazione; max 3500 caratteri spazi inclusi):
Le malattie genetiche del sistema nervoso sono spesso dovute al malfunzionamento di singoli geni,
molti dei quali svolgono più funzioni e/o determinano il malfunzionamento di cascate di
regolazione e di processi cellulari complessi, con molteplici effetti sul normale metabolismo
cellulare. A dimostrazione di ciò, la funzione di alcuni geni coinvolti in malattie del sistema
nervoso non è nota, del tutto o in parte, come nel caso del gene della Huntingtina e di SCA10 (vedi
anche OMIM, http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=OMIM). Poichè le funzioni di
base dei geni sono evolutivamente conservate, la definizione della funzione di un gene in un cordato
basale può fornire indizi utili per capire i processi cellulari a cui il gene stesso partecipa e/o gli
elementi principali di una cascata di regolazione in cui agisce l’omologo gene di vertebrati.
L’ascidia Ciona intestinalis ha delle caratteristiche peculiari come organismo modello: è un
protocordato marino bentonico, ampiamente usato in genetica dello sviluppo, che può essere
definito un antenato prossimo dei vertebrati e quindi dell’uomo. La larva planctonica condivide con
i vertebrati l’organizzazione corporea di base e presenta un sistema nervoso estremamente
semplificato rispetto ai vertebrati, inoltre è facile da ottenere in migliaia di esemplari, semplici da
manipolare. Essendo un cordato-invertebrato, Ciona consente un più proficuo studio di geni
evolutivamente ben conservati e pressocchè invariati nei vertebrati. La forte somiglianza di struttura
corporea con i vertebrati rende più semplice il confronto e il trasferimento dei dati acquisiti ai
vertebrati, rispetto ad altri modelli invertebrati, come Drosophila. Inoltre Ciona ha un genoma di
ridotte dimensioni, completamente sequenziato e messo a disposizione della comunità scientifica
(Dehal et al 2002 Science 298:2157−2167) e ciò consente una rapida identificazione degli omologhi
di geni umani. E’ quindi particolarmente adatta a studi di genomica comparata e funzionale.
Il progetto si propone di condurre uno studio funzionale e un’analisi comparativa, in Ciona
intestinalis, dei geni coinvolti in malattie genetiche umane del sistema nervoso. Nella prima fase il
progetto consisterà nella identificazione, attraverso analisi bioinformatiche condotte a livello
genomico, degli omologhi di C. intestinalis dei geni umani coinvolti in tali malattie e in analisi
comparative ed evolutive. Verrà quindi realizzata una banca dati specializzata di tutti i geni di C.
intestinalis omologhi a geni umani coinvolti in patologie genetiche del sistema nervoso. Tale banca
dati integrerà dati derivati da analisi computazionali (es. struttura del gene, del mRNA, predizione
di elementi regolatori, ecc.), da fonti bibliografiche, e da successive verifiche sperimentali, e sarà
resa immediatamente disponibile alla comunità scientifica. In parallelo ci proponiamo di sviluppare
nuove metodologie bioinformatiche e comparative per le analisi evolutive di tali geni. Nella
seconda fase, un set di tali geni sarà validato sperimentalmente in Ciona e ne verrà determinato il
pattern di espressione durante lo sviluppo mediante tecniche di ibridazione “in situ”. Inoltre
verranno effettuati esperimenti di knock-out funzionale mediante microiniezione di oligoMorpholino in uova fecondate e successive analisi del fenotipo delle larve prodotte. I geni da
analizzare sperimentalmente saranno selezionati dando priorità a quelli coinvolti in malattie poco
caratterizzate o per cui si hanno scarse informazioni sulla funzione del prodotto genico. La
conoscenza della funzione ancestrale dei geni coinvolti in malattie genetiche, acquisita in un
organismo modello così vicino ai vertebrati, potrà essere direttamente trasferita alla comprensione
di difetti molecolari in alcune sindromi umane ed alla successiva definizione di strumenti di
diagnosi.
Piano finanziario. La ricerca avrà una durata di anni due
Stipendi di personale universitario coinvolto nella ricerca
€ 211.000
Finanziamenti a disposizione (FIRST, conto terzi)
37.000
Contributo richiesto alla Fondazione Cariplo
124.000
Fondazione CARIPLO
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TOTALE
372.000
Fondazione CARIPLO
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Valido solo per il bando: SALUTE E SCIENZE DELLA VITA
Voci
Personale strutturato
Euro
finanziati al
211.000,00
56,69%
0%
124.000,00
73.000,00
44.000,00
3.000,00
4.000,00
33,31%
70%
86.800,00
37.222,22
10,00%
100%
Deve essere MINIMO il 56,67% del totale progetto
Deve essere MINIMO Euro 170,000
Spese Addizionali totali
Personale ex novo
Materiale di consumo
Prestazioni di terzi
Missioni e Pubblicazioni
Euro da
Euro da far
richiedere alla quadrare con le
Fondazione
spese generali
%
Cariplo
copre il
70%
delle spese addizionali
37.222,22
-
100%
delle spese generali
124.022,22
33%
dell'intero progetto
37.200,00
Deve essere MASSIMO il 33,33% del totale progetto
Deve essere MINIMO Euro 100,000
Spese generali
Deve essere OBBLIGATORIAMENTE il 10,00% del totale progetto
Deve essere MINIMO Euro 30,000
Totale
372.222,22
100,00%
Compilare solo gli spazi evidenziati in giallo e nell'ordine sotto indicato:
1. le spese addizionali nella misura minima di euro 100.000 totale
2. le spese di personale strutturato nella misura minima del 56,67%
Note
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Le spese generali non devono essere rendicontate in modo analitico
Se la Fondazione Cariplo approva il progetto, ma riduce il finanziamento non è consentito ridurre il cofinanziamento
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