Metodi molecolari e bionformatica - IM
I progetti di ricerca sono centrati sullo sviluppo di metodi di microbiologia classica, quali l'isolamento, la messa in coltura e l'esecuzione di test per evidenziare caratteristiche fenotipiche specifiche, di biologia molecolare, in particolare basati sulla PCR (amplificazione di regioni specifiche di DNA) e sul sequenziamento, e di proteomica, cioè l'identificazione e la caratterizzazione delle proteine, per ottenere le "impronte digitali" dei microrganismi. Queste impronte digitali (fingerprinting) sono necessarie per identificare, ossia dare un nome, e/o tipizzare, vale a dire distinguere in modo univoco, un microrganismo ignoto o con particolari capacità metaboliche. I metodi di "fingerprinting" sono applicati in diversi settori per la caratterizzazione dei microrganismi, l'epidemiologia e l'epidemiologia molecolare, il monitoraggio ambientale e lo studio delle dinamiche delle popolazioni microbiche naturali.
Negli ultimi anni, abbiamo implementato il sequenziamento massivo parallelo (NGS) quale tecnologia innovativa e altamente versatile che permette il sequenziamento in parallelo di milioni di frammenti di DNA.
Questa tecnica, basata sugli strumenti iSEQ100 di Illumina e MinION della Oxford Nanopore technologies, permette di studiare la composizione nucleotidica dell'intero genoma di un microrganismo (Whole-genome sequencing-WGS), o di identificare tutti i membri di una comunità microbica, incluse le specie non coltivabili e quelle rare (metagenomica). Questi approcci permettono di stabilire il grado di (bio)diversità di comunità microbiche residenti in matrici e ambienti differenti e di studiare le relazioni che esistono tra i microrganismi che fanno parte della stessa comunità, siano essi residenti o contaminanti. In parallelo, il settore sta acquisendo e sviluppando l'infrastruttura informatica necessaria alla gestione ed all’analisi dei dati NGS guidati da una figura professionale specialista in bioinformatica.
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Innovazioni nella Diagnostica Microbiologica
L'applicazione della spettrometria di massa MALDI-TOF per l'identificazione e la tipizzazione dei microorganismi, che nel 2008 è stata introdotta in Ticino dall'allora Istituto Cantonale di Microbiologia come primo Istituto di diagnostica microbiologica in Svizzera, rappresenta una competenza specifica che pone l'Istituto microbiologia come laboratorio di servizio per la SUPSI e per richiedenti esterni. La banca dati dell'IM è in continua espansione e attualmente permette l'identificazione rapida ed accurata di batteri ambientali, batteri patogeni, funghi filamentosi e zanzare.
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Metodiche attuali
Le metodiche attualmente in primo piano in questo settore sono la spettrometria di massa (MALDI-TOF MS) e il sequenziamento massivo parallelo o Next Generation Sequencing (NGS).