Prof.ssa Laura Sacerdote

Dipartimento di Matematica “G. Peano”
Università di Torino

Matematica e neuroscienze, una collaborazione utile per entrambe

18/04/2023 – ore 14:30

Abstract: 

Comprendere il codice utilizzato dal cervello per ricevere ed elaborare informazioni è sicuramente una delle più grandi sfide proponibili al cervello stesso e, almeno per il momento, molto lontana dall’essere veramente affrontabile. Quello che si può fare è procedere a piccoli passi comprendendone aspetti fondamentali, spesso con miglioramenti legati a nuove tecniche sperimentali che forniscono nuovi dati.

In questo contesto, la collaborazione tra neuroscienze e altri rami della scienza, dalla fisica all’informatica e alla matematica diviene fondamentale. In questo seminario il fuoco sarà nell’interscambio di problemi e soluzioni tra neuroscienze e matematica, nell’ambito della modellistica neuronale dedicata allo studio del codice nervoso.

In una prima parte del seminario, si presenteranno modelli relativi all’attività di neuroni singoli via via più realistici ma anche simultaneamente complessi. Si osserverà come tali modelli possano in un qualche senso cercare di “spiegare” i meccanismi base della trasmissione nervosa o come fenomeni di risonanza stocastica possano avere un ruolo nella trasmissione del segnale. Si vedrà poi come tali modelli abbiano suggerito problemi matematici che sono stati risolti negli anni e che hanno una valenza anche per applicazioni molto diverse da quelle originali. In questo modo neuroscienze e matematica hanno fatto progressi grazie alla reciproca collaborazione.

Nella seconda parte del seminario si sottolineerà come oggigiorno lo studio del sistema nervoso richieda di affrontare lo studio di grandi reti e si discuterà quale possa essere il contributo della matematica, in un contesto sempre più occupato dall’approccio informatico. In questo contesto presenterò i risultati di un recente lavoro dedicato allo studio della consistenza tra il segnale in entrata e quello in uscita in una rete, sotto opportune condizioni.

INFO : seminari.irib@irib.cnr.it

Dott. Salvo D. Lombardo

MD-Predoctoral Fellow, Menche Lab
Max Perutz Labs
University of Vienna

Cell-fate trajectory: mathematical analysis of immune actions on tumors

23/05/2023 – ore 14:30

Abstract: 

Immuno-oncology (IO) clinical trials have been at the forefront of cancer treatments in the past decade, obtaining promising results in specific cancer types, such as melanoma, or bladder cancer. However, predicting their efficacy during early drug development remains a challenge. Incorporating dynamical systems theory and network science into medicine has brought significant benefits and new mechanistic insights, enabling predictions applicable in clinical trials. Here, we review the latest studies that have combined these techniques with the latest high-throughput technologies, such as single-cell RNAseq and single-cell ATACseq, in different cancer types including neuroblastoma, glioblastoma, and colon-rectum cancers. We show that by treating each molecular reaction as a Michaelis-Menten equation, we are able to predict immune marker expression, such as PDL1, before and after other cancer treatments, forecasting resistance to immunotherapy, and predicting drug-induced cell states. We believe that mathematical modeling is critical in cancer research, guiding new discoveries, and helping with patient stratification and treatment optimization.

INFO : seminari.irib@irib.cnr.it

Dott.ssa Maria Lucibello

Ricercatore
CNR-IRIB

Targeting TCTP in breast cancer: an opportunity for personalized medicine

20/07/2023 – ore 14:30

Abstract: 

The characterization of biomarkers that support a more aggressive phenotype may provide new diagnostic tools and new opportunities for cancer therapy.
Growing evidence shows that the Translationally Controlled Tumor Protein (TCTP) may depict specific cancer cell subpopulations with stress adaptation, stem-like and immune-evasive properties.
Our experience suggests the potential use of TCTP in the phosphorylated form as a new prognostic and predictive biomarker in the clinical management of patient cohorts with a more aggressive breast cancer disease. TCTP is also a critical target for a therapy based on dihydroartemisinin (DHA), a drug repurposing candidate for cancer therapy. Our findings suggest that targeting TCTP could be an anti-metastatic strategy to be explored at an early stage of disease.
We propose TCTP as an actionable relevant target for combinatorial therapies that might improve patient outcomes.

INFO : seminari.irib@irib.cnr.it

Dott. Francesco Bruno, PhD

Associazione per la Ricerca Neurogenetica (ARN)
Lamezia Terme (CZ)

Il ruolo del recettore NGFR/p75NTR nella Malattia di Alzheimer: dalla diagnosi al trattamento

21/11/2023 – ore 14:30

Abstract: 

La malattia di Alzheimer rappresenta la più diffusa forma di demenza ed è caratterizzata principalmente dall’accumulo cerebrale di beta-amiloide (Aβ) nello spazio extracellulare (placche amiloidi) e da depositi intracellulari formati soprattutto dalla forma iperfosforilata della proteina tau (p-tau; grovigli o aggregati neurofibrillari). NGFR/p75NTR rappresenta un recettore a simile affinità per tutte le neurotrofine (proNGF, NGF, BDNF, NT-3 e NT-4/5) ed è coinvolto in pathway molecolari che determinano sia la sopravvivenza e morte dei neuroni. Una più recente linea di ricerca indica che anche il peptide Aβ è in grado di legarsi a questo recettore, rendendolo il candidato “ideale” nella mediazione della neuropatologia indotta da Aβ. Oltre che nella patogenesi e nella neuropatologia, diversi dati indicano che NGFR/p75NTR potrebbe svolgere un ruolo chiave nella Malattia di Alzheimer anche da un punto di vista genetico. Altri studi, infine, hanno suggerito che NGFR/p75NTR potrebbe rappresentare un promettente biomarker diagnostico e bersaglio terapeutico per questa forma di demenza. Nel presente seminario verranno illustrate tutte le evidenze scientifiche che rendono NGFR/p75NTR “l’anello mancante” della Malattia di Alzheimer.

INFO : seminari.irib@irib.cnr.it

Dott. Pietro Ferraro

Dirigente di Ricerca, CNR-ISASI

Oltre la microscopia in fluorescenza: nuovi metodi e futuri scenari per la diagnostica medica a singola cellula tramite la citometria in flusso

19/12/2023 – ore 14:30

Abstract: 

Negli ultimi decenni, la citometria a flusso convenzionale (FC) ha avuto una straordinaria evoluzione diventando un potente strumento di misurazione per le cellule. Le applicazioni vanno dalla diagnostica clinica, alla biologia, e più in generale nelle scienze della vita. Diversi sono i citometri a flusso e l’ultima generazione è basata su analisi di immagini della singola cellula. Essa estende le capacità della citometria in flusso aggiungendo informazioni ottiche a quelle tipicamente spettroscopiche ad elevata risoluzione dei tradizionali sistemi.
Inoltre, lo sviluppo delle tecniche di microscopia di tipo label-free o stain-free basate sull’imaging del tipo a contrasto di fase ha permesso di andare oltre la tradizionale microscopia in fluorescenza. Infatti, tali tecniche di microscopia oltre a fare a meno dei coloranti hanno anche il vantaggio di fornire delle misure quantitative delle cellule ed infatti vengono anche denominate Quantitative Phase Imaging (QPI). Esistono, allo stato dell’arte, tecniche QPI in grado di fornire misurazioni di proiezioni 2D che negli ultimi anni si sono consolidate e consentono oggi di effettuare diagnosi o anche di fornire importanti e nuove informazioni utili negli studi di biologia. Il limite di tali tecniche, rispetto alla tradizionale microscopia in fluorescenza (FM) è la mancanza intrinseca di specificità per visualizzazione, ad esempio, singoli organelli intracellulari. Infatti, sebbene il QPI sia in grado di fornire un indice di rifrazione quantitativo, è ancora difficile recuperare e identificare da misurazioni 2D e soprattutto da misurazioni 3D in singole cellule le strutture subcellulari. I risultati recenti mostrano che esiste un percorso reale per ottenere microscopi QPI senza etichetta che in molti contesti possono superare la limitazione intrinseca della FM. Saranno delineate le prospettive future di sviluppo della microcopia label-free discusse anche alla luce dell’impiego di metodica coniugando insieme intelligenza artificiale (AI), dispositivi Lab-on Chip, il concetto di “digital pathology” e di analisi 3D a singola cellula. Diversi esempi di possibili applicazioni in clinica saranno illustrati e discussi con particolare riferimento a futuri scenari di diagnostica del tipo “point-of-care”.

INFO : seminari.irib@irib.cnr.it