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Scheda del laboratorio:

Piattaforma di imaging IBMN-Nikon

Area tematica: 
Funzionalita' del laboratorio: 

La piattaforma di imaging dell’IBMN-CNR è una stazione integrata di microscopia, costituita da microscopi di ultima generazione con capacità complementari:

- per l’acquisizione di immagini ad alta risoluzione (campioni fissati);

- per la videoregistrazione in time-lapse (campioni non-fissati);

completa la piattaforma una stazione dedicata con softwares di analisi ed elaborazione dei dati.

Centro di Riferimento Nikon per l’Italia Centro-Sud

Localizzazione: presso Università La Sapienza - polo San Lorenzo, Via degli Apuli, Roma, ed è

Principali caratteristiche e capacità tecniche:

  1. MICROSCOPIA AD ALTA RISOLUZIONE: microscopio verticale Nikon Eclipse 90i con lampada a fluorescenza modulabile; obiettivi di diverso ingrandimento e apertura numerica; 3 canali di fluorescenza; camera digitale; software di acquisizione NIS-Elements AR. Funzioni principali dello stativo motorizzate; grazie alla testata digitale, possono essere gestite sia manualmente che in digitale; motorizzazione lungo l’asse z per acquisizione di stacks di immagini.
  2. IMAGING IN VIDEOREGISTRAZIONE IN TEMPO REALE: microscopio rovesciato Nikon Eclipse Ti con incubatore integrato per il mantenimento di condizioni di T° e CO2 durante la registrazione di popolazioni cellulari in vivo per tempi lunghi (fino a 6 giorni); motorizzato per l’acquisizione automatizzata multidimensionale (assi x/y/z, tempo, multicanale, “large-images”) e la generazione automatica di filmati. Lampada a fluorescenza modulabile; obiettivi di diverso ingrandimento e apertura numerica; 2 canali di fluorescenza, DIC, contrasto di fase; camera digitale; software di acquisizione NIS-Elements AR; “Perfect Focus System” per il mantenimento del fuoco.
  3.  STAZIONE DI ELABORAZIONE (software NIS-Elements HC): Il software permette un’ampia gamma di operazioni per ricavare misure qualitative, quantitative, dinamiche dalle immagini ottenute dalle 2 postazioni di acquisizione. Comprende un database dinamico semi-automatico per la consultazione di collezioni di applicazioni e di fenotipi cellulari.
Servizi offerti: 

Ricerca e sviluppo, validazione pre-commerciale. La piattaforma di microscopia IBMN, in quanto Centro di riferimento Nikon per l’Italia Centro-Sud, contribuisce alla validazione e ottimizzazione di softwares e dispositivi per l'analisi dell'immagine. Svolge attività di valutazione di prodotti in via di sviluppo. Sono inoltre in corso progetti specifici per lo sviluppo e validazione di softwares ad-hoc per analisi di processi biologici sul modello Cell Cognition.

Partner: Nikon Instruments s.r.l.

Saggi e validazione pre-commerciale. Attività di validazione pre-commerciale è offerta, per specifici prodotti, anche ad imprese che sviluppano sistemi ottici, supporti e software per microscopia e reagenti per biotecnologie.

Partners e utenti: MicroLab Equipment s.r.l., Bionova Technologies s.r.l., Ibidi GmbH Martinsried Germany, Tecnochimica Moderna s.r.l., Lab Service s.r.l., Società Italiana Chimici s.r.l., AB-EL Science-Ware s.r.l., Abcam plc, Cambridge UK, Biontex Laboratories GmbH, Martinsried Germany.

Ricerca. Studio dei processi spazio-temporali in biologia cellulare, oncologia cellulare, cellule staminali, divisione e morte cellulare, differenziamento, risposta da agenti infettivi, a stress, a farmaci e a molecole bioattive. L'attività viene svolta in collaborazione scientifica, quando l'expertise fornita è parte integrante del lavoro, oppure fornendo agli utenti esterni un addestramento iniziale ed assistenza specifica nelle fasi dell’esperimento. Dal 2012 la piattaforma è stata usata per >50% per progetti di ricerca esterni (8-10 gruppi di ricerca/anno).

Dal 2010 sono state prodotte 17 pubblicazioni con acknowldegment della piattaforma.

Partners e utenti: Università, Entri di ricerca

Formazione, dimostrazione e didattica. Come centro di riferimento Nikon, la piattaforma ospita su richiesta dimostrazioni delle strumentazioni ed offre consulenza agli utilizzatori di strumentazione Nikon. Organizza inoltre workshops dedicati e corsi teorico-pratici di microscopia in collaborazione con aziende leader nel settore, e svolge attività didattica e di formazione con dimostrazione pratica in collaborazione con l’Università Sapienza.

Partners e utenti: imprese specializzate, scuole di dottorato, corsi specialistici di Lauree Magistrali.

Partner: Nikon Instruments s.r.l.

Oggetto della ricerca: saggio pre-commerciale di dispositivi, softwares e protocolli

Campo della ricerca: microscopia

 

Piattaforme Tecnologiche: 

Descrizione: 
Microscopio a fluorescenza verticale motorizzato, con testata digitale, per l’acquisizione multicanale e lungo l’asse z.
Campo di applicazione: 
Informazioni strutturali e quantitative in biologia cellulare e molecolare, citogenetica, oncologia cellulare, biologia dello sviluppo, differenziamento, farmacologia, caratterizzazione degli effetti di farmaci o molecole bioattive. E' possibile ottenere immagini in alta definizione da preparati cellulari fissati ed elaborare informazioni quantitative a diversi livelli: - cellulare (struttura, stato funzionale, morfologia, espressione di specifici marcatori, studi di localizzazione e co-localizzazione in 3D); - strutture subcellulari (organelli, cromosomi, citoscheletro, membrane etc.); - proteine o interazioni multi-proteiche e loro variazioni quantitative e/o topologiche in risposta a diversi fattori (difetti genetici, modulazione epigenetica, risposta a farmaci, stress, variazioni ambientali etc.).
Descrizione: 
Microscopio a fluorescenza (con DIC e contrasto di fase) rovesciato, completamente motorizzato, con camera di incubazione a T° e CO2 controllate.
Campo di applicazione: 
Studio di processi dinamici in biologia e fisiologia cellulare. Microscopio dedicato all'Imaging in time-lapse (video-registrazione) di cellule vive per lo studio di fenomeni biologici e biomedici con forte componente spazio-temporale e dinamici: registrazione di processi dinamici in risposta a variazioni biochimiche e biofisiche in cellule normali e tumorali, risposta cellulare a farmaci e molecole bioattive di possibile uso terapeutico, differenziamento di cellule staminali, ciclo e divisione cellulare, induzione di checkpoint internalizzazione di agenti infettivi batterici e virali, proliferazione e migrazione cellulare, velocità e direzionalità, trasformazione ed oncologia cellulare, inibizione della crescita tumorale, morte cellulare in risposta a specifici stimoli e condizioni di tossicità, sviluppo di matrici biocompatibili per supportare la crescita dei tessuti.
Descrizione: 
Workstation con software Nis Elements AR (Advanced Research), successivamente upgradato con sistema operativo a 64-bit e release 2013 del software Nis-Elements (HC, High Content).
Campo di applicazione: 
Analisi qualitative e quantitative di immagini da campioni fissati e da videoregistrazioni in time-lapse: i) deconvoluzione, proiezioni da z-stack, visualizzazione 3D, elaborazione mediante LUTs, annotazione; ii) misure e conte (manuali o automatiche; su singolo frame o su serie temporale di fotogrammi) di: caratteristiche geometriche, intensità del segnale, numero di oggetti, colocalizzazione; iii) bio-analisi (migrazione, proliferazione, single cell tracking).
Pubblicazioni: 

Asteriti I.A., Di Cesare E., De Mattia F., Hilsenstein V., Neumann B., Cundari E., Lavia P. and Guarguaglini G. 2014. The Aurora-A inhibitor MLN8237 affects multiple mitotic processes and induces dose-dependent mitotic abnormalities and aneuploidy. Oncotarget, Advance Publications 2014. July 9

Oggetto: articolo scientifico sulla validazione e l'approfondimento dell'effetto di un farmaco anti-tumorale attualmente in trial di fase 3; sviluppo e ottimizzazione di protocolli di imaging per documentare effetti sulla divisione cellulare. Collaborazione con Advanced Imaging Facility-EMBL, Heidelberg, Germania.

 

2. Rinaldo C, Moncada A, Gradi A, Ciuffini L, D'Eliseo D, Siepi F, Prodosmo A, Giorgi A, Pierantoni GM, Trapasso F, Guarguaglini G, Bartolazzi A, Cundari E, Schininà ME, Fusco A, Soddu S. 2012. HIPK2 controls cytokinesis and prevents tetraploidization by phosphorylating histone H2B at the midbody. Mol Cell  47:87-98.

Oggetto: articolo scientifico sull'identificazione di un nuovo regolatore della divisione cellulare; uso di metodiche di imaging in time-lapse per documentare il ruolo di tale regolatore nella divisione cellulare. Collaborazione con Istituto dei Tumori Regina Elena, Roma e IEOS-CNR, Napoli.

 

3. Ooi WF, Re A, Sidarovich V, Canella V, Arseni N, Adami V, Guarguaglini G, Giubettini M, Scaruffi P, Stigliani S, Lavia P, Tonini GP, Quattrone A. 2012. Segmental chromosome aberrations converge on overexpression of mitotic spindle regulatory genes in high-risk neuroblastoma. Genes Chromosomes Cancer 51:545-56. 

Oggetto: articolo scientifico, identifica un gruppo di geni come "signature" di forme aggressive di neuroblastoma; uso di metodiche di microscopia ad alta risoluzione per caratterizzare difetti della divisione cellulare in linee di neuroblastoma con diversi gradi di aggressività. Collaborazione con Centro Integrato di Biotecnologie - Università di Trento, e Centro di Oncologia Traslazionale - Università di Genova.

 

4. Roscioli E, Di Francesco L, Bolognesi A, Giubettini M, Orlando S, Harel A, Schininà ME, Lavia P. 2012. Importin-beta negatively regulates multiple aspects of mitosis including RANGAP1 recruitment to kinetochores. J Cell Biol. 196:435-50.

Oggetto: articolo scientifico, identifica nuovi meccanismi di regolazione della divisione cellulare; uso di metodiche di imaging in time-lapse e ad alta risoluzione per documentare difetti della divisione cellulare in condizioni di perturbazione di tali meccanismi. Collaborazione con Centro di Genomica Funzionale e Proteomica-Università La Sapienza, e Technion Institute, Haifa, Israel.

 

5. La Regina G, Bai R, Rensen W, Coluccia A, Piscitelli F, Gatti V, Bolognesi A, Lavecchia A, Granata I, Porta A, Maresca B, Soriani A, Iannitto ML, Mariani M, Santoni A, Brancale A, Ferlini C, Dondio G, Varasi M, Mercurio C, Hamel E, Lavia P, Novellino E, Silvestri R. 2011. Design and synthesis of 2-heterocyclyl-3-arylthio-1H-indoles as potent tubulin polymerization and cell growth inhibitors with improved metabolic stability. J Med Chem. 54:8394-406

Oggetto: articolo scientifico, riporta la progettazione, sintesi e validazione di nuove molecole di potenziale uso nella terapia dei tumori. Uso di metodiche di imaging per documentare effetti anti-mitotici e anti-proliferativi di tali molecole. Collaborazione con Drug Design and Synthesis Center-Università La Sapienza, Dipartimento di Chimica Farmaceutica e Tossicologica - Università Federico II Napoli, National Cancer Institute, NIH, USA.

Referenze: 
  • Nikon Instruments-Italia S.p.A: classificazione della piattaforma IBMN come centro di riferimento per la microscopia per l'Italia Centro-Sud