Microbiologia Applicata

1. Microbiota cutaneo, probiotici e loro surnatanti nelle malattie cutanee infiammatorie e nei tumori squamocellulari non associati al melanoma. È stata confermata la correlazione tra diversi disturbi della pelle, come psoriasi/dermatite atopica (AD) e disbiosi cutanea. Recenti ricerche iniziano a dimostrare peculiari squilibri del microbiota cutaneo anche nella tumorigenesi cutanea non associata al melanoma. Tra le specie microbiche, il contributo di S. aureus, già consolidato per AD e psoriasi, sembra essere evidente anche in questa malattia. In questo contesto, probiotici specifici, come Lacticaseibacillus rhamnosus, Lactobacillus johnsonii e Bifidobacteria spp., sembrano svolgere un ruolo protettivo. Sulla base di queste evidenze, il gruppo di ricerca sta dimostrando l'effetto di selezionati ceppi probiotici vivi, tindalizzati e dei loro surnatanti, sulla carica batterica, vitalità, virulenza e sequenza metagenomica di S. aureus, mediante analisi culturomiche, metaboliche, biochimiche e molecolari. È allo studio anche la loro capacità di proteggere i cheratinociti cutanei umani dal danno al DNA indotto da questo patogeno opportunista e di favorire la guarigione di ferite infette.
2. Microbiota orale, probiotici e vitamina D nei disturbi orofaringei cronici infiammatori, autoimmuni e tumorali. Il microbiota umano e la vitamina D hanno un ruolo primario nel mantenimento dello stato di salute; gran parte del loro impatto sulle condizioni infiammatorie, autoimmuni, pretumorali e maligne dell'orofaringe è ancora in gran parte sconosciuto. Principalmente i Papillomavirus umani ad alto rischio di trasformazione, Fusobacterium nucleatum, Porphyromonas gingivalis, Pseudomonas aeruginosa e Candida spp sono altamente rappresentati nei pazienti affetti da Lichen Planus orale (OLP) e nei tumori orofaringei a cellule squamose (OPSCC). Aggregatibacter actinomycetemcomitans, Streptococcus mitis e mutans, noti anche per il loro coinvolgimento nei disturbi oro-faringei, sono stati recentemente riconosciuti come leader in numerose condizioni sistemiche, come l'endocardite infettiva e disturbi neurodegenerativi. Per quanto riguarda la vitamina D, spesso carente in questi pazienti, nonostante la sua documentata azione antimicrobica/antitumorale a livello intestinale, non è stata ancora valutata la sua funzione nell'orofaringe. Il gruppo di Microbiologia applicata sta dimostrando i meccanismi attraverso i quali la vitamina D, ceppi probiotici selezionati e loro surnatanti influenzano la vitalità e la virulenza dei patogeni orali implicati in questi disturbi; la loro attività  è in corso di analisi anche in colture e co-culture in vitro, in studi clinici in vivo e in modelli ex vivo.

3. Modelli in vitro 3D di cellule epiteliali/Langerhans umane per simulare disturbi della pelle con coinvolgimento microbico. L'incidenza di malattie epiteliali infiammatorie croniche, autoimmuni e tumorali, spesso caratterizzate da disbiosi cutanea, è un problema globale in rapido aumento, con un forte impatto sulla salute e vita dei pazienti e anche sui costi sanitari. Pertanto, la necessità di nuovi modelli di studio in vitro, che imitino al meglio la situazione in vivo e rispondano pienamente ai principi 3R (Replace, Reduce, Refine: Sostituzione, Riduzione e Affinamento), è più che urgente. Il gruppo ha un'esperienza documentata nello sviluppo di sistemi predittivi preclinici basati su cheratinociti di origine umana in grado di crescere tridimensionalmente. Questi modelli, implementati con le cellule di Langerhans, sono co-coltivati ​​con i patogeni cutanei vivi derivati ​​​​dai pazienti, e/o con i loro surnatanti privi di cellule. L’utilizzo di questi complessi sistemi rappresenta uno strumento essenziale per la comprensione delle patologie epiteliali a coinvolgimento microbico e per porre le basi per lo sviluppo di trattamenti personalizzati a base di probiotici.

4. Selezione di estratti vegetali per la prevenzione e il contenimento di patogeni multi-resistenti a interessamento epiteliale. Come riportato dall’Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS), le infezioni da germi multi-resistenti (MDR), causa di incrementate morbosità, morbilità e mortalità non solo negli individui ospedalizzati immunocompromessi cronici, ma anche nei soggetti con diverso grado di disbiosi, sono ormai una sfida globale. Ad aggravare questa situazione, ad oggi il consumo di antibiotici ad uso umano e veterinario in Italia risulta essere il più alto d’Europa, come riportato dall’Istituto Superiore della Sanità (ISS).

1. Di Cesare F, Calgaro M, Ghini V, Squarzanti DF, De Prisco A, Visciglia A, Zanetta P, Rolla R, Savoia P, Amoruso A, Azzimonti B, Vitulo N, Tenori L, Luchinat C, Pane M. Exploring the Effects of Probiotic Treatment on Urinary and Serum Metabolic Profiles in Healthy Individuals. J Proteome Res. 2023 Dec 1;22(12):3866-3878. doi: 10.1021/acs.jproteome.3c00548. Epub 2023 Nov 16. PMID: 37970754.
2. Clavenna MG, La Vecchia M, Sculco M, Joseph S, Barberis E, Amede E, Mellai M, Brossa S, Borgonovi G, Occhipinti P, Boldorini R, Robotti E, Azzimonti B, Bona E, Pasolli E, Ferrante D, Manfredi M, Aspesi A, Dianzani I. Distinct Signatures of Tumor-Associated Microbiota and Metabolome in Low-Grade vs. High-Grade Dysplastic Colon Polyps: Inference of Their Role in Tumor Initiation and Progression. Cancers (Basel). 2023 Jun 6;15(12):3065. doi: 10.3390/cancers15123065. PMID: 37370676; PMCID: PMC10296265.
3. Zanetta P, Squarzanti DF, di Coste A, Amoruso A, Pane M, Azzimonti B. Growth Conditions Influence Lactobacillus Cell-Free Supernatant Impact on Viability, Biofilm Formation, and Co-Aggregation of the Oral Periodontopathogens Fusobacterium nucleatum and Porphyromonas gingivalis. Biomedicines. 2023 Mar 11;11(3):859. doi: 10.3390/biomedicines11030859. PMID: 36979838; PMCID: PMC10045872.
4. Azzimonti B, Ballacchino C, Zanetta P, Cucci MA, Monge C, Grattarola M, Dianzani C, Barrera G, Pizzimenti S. Microbiota, Oxidative Stress, and Skin Cancer: An Unexpected Triangle. Antioxidants (Basel). 2023 Feb 21;12(3):546. doi: 10.3390/antiox12030546. PMID: 36978794; PMCID: PMC10045429.
5. Zanetta P, Squarzanti DF, di Coste A, Rolla R, Valletti PA, Garzaro M, Dell'Era V, Amoruso A, Pane M, Azzimonti B. In Vitro Selection of Lactobacillus and Bifidobacterium Probiotic Strains for the Management of Oral Pathobiont Infections Associated to Systemic Diseases. Int J Mol Sci. 2022 Dec 18;23(24):16163. doi: 10.3390/ijms232416163. PMID: 36555802; PMCID: PMC9787750.
6. Squarzanti DF, Zanetta P, Ormelli M, Manfredi M, Barberis E, Vanella VV, Amoruso A, Pane M, Azzimonti B. An animal derivative-free medium enhances Lactobacillus johnsonii LJO02 supernatant selective efficacy against the methicillin (oxacillin)-resistant Staphylococcus aureus virulence through key-metabolites. Sci Rep. 2022 May 23;12(1):8666. doi: 10.1038/s41598-022-12718-z. PMID: 35606510; PMCID: PMC9126979.
7. Zanetta P, Squarzanti DF, Sorrentino R, Rolla R, Aluffi Valletti P, Garzaro M, Dell'Era V, Amoruso A, Azzimonti B. Oral microbiota and vitamin D impact on oropharyngeal squamous cell carcinogenesis: a narrative literature review. Crit Rev Microbiol. 2021 Mar;47(2):224-239. doi: 10.1080/1040841X.2021.1872487. Epub 2021 Jan 21. PMID: 33476522
8. Ghini V, Tenori L, Pane M, Amoruso A, Marroncini G, Squarzanti DF, Azzimonti B, Rolla R, Savoia P, Tarocchi M, Galli A, Luchinat C. Effects of Probiotics Administration on Human Metabolic Phenotype. Metabolites. 2020 Oct 7;10(10):396. doi: 10.3390/metabo10100396. PMID: 33036487; PMCID: PMC7601401.
9. Squarzanti DF, Zavattaro E, Pizzimenti S, Amoruso A, Savoia P, Azzimonti B. Non-Melanoma Skin Cancer: news from microbiota research. Crit Rev Microbiol. 2020 Aug;46(4):433-449. doi: 10.1080/1040841X.2020.1794792. Epub 2020 Jul 21. PMID: 32692305.
10. Squarzanti DF, Sorrentino R, Landini MM, Chiesa A, Pinato S, Rocchio F, Mattii M, Penengo L, Azzimonti B. Human papillomavirus type 16 E6 and E7 oncoproteins interact with the nuclear p53-binding protein 1 in an in vitro reconstructed 3D epithelium: new insights for the virus-induced DNA damage response. Virol J. 2018 Nov 16;15(1):176. doi: 10.1186/s12985-018-1086-4. PMID: 30445982; PMCID: PMC6240266.

1. Georg Alexander Häcker: (Institute for Microbiology and Hygiene, Freiburg, Germany
   georg.haecker@uniklinik-freiburg.de; www.uniklinik-freiburg.de/mikrobiologie)
2. Moreno Lelli: Centro di Risonanza magnetica, Dipartimento di Chimica, Università di Firenze; moreno.lelli@unifi.it; https://www.cerm.unifi.it/about-us/people/moreno-lelli)
3. Claudio Luchinat: Centro di Risonanza magnetica, Dipartimento di Chimica, Università di Firenze; luchinat@cerm.unifi.it; www.cerm.unifi.it/about-us/people/claudio-luchinat)
4. Leonardo Tenori: Centro di Risonanza magnetica, Dipartimento di Chimica, Università di Firenze; tenori@unifi.it; https://www.cerm.unifi.it/about-us/people/leonardo-tenori)
5. Stefania Pizzimenti: Dipartimento di Scienze Cliniche e Biologiche, Università degli Studi di Torino; stefania.pizzimenti@unito.it; www.unito.it/persone/spizzime)
6. Nicola Vitulo Dipartimento di Biotecnologie, Università di Verona; nicola.vitulo@univr.it; https://www.dbt.univr.it/?ent=persona&id=13118
7. Matteo Calgaro Dipartimento di Biotecnologie, Università di Verona; matteo.calgaro_01@univr.it; https://www.dbt.univr.it/?ent=persona&id=50712;
8. Probiotical research Srl: https://www.probiotical.com/index.php?lingua=it
9. Roelmi HPC: https://www.roelmihpc.com/

UPO (alphabetical order)​​​​​​                                                                                      

      Anna Aspesi anna.aspesi@med.uniupo.it                                                                

      Elettra Barberis elettra.barberis@uniupo.it

      Irma Dianzani irma.dianzani@med.uniupo.it

      Massimiliano Garzaro massimo.garzaro@med.uniupo.it

      Marcello Manfredi marcello.manfredi@med.uniupo.it

     Mario Migliario mario.migliario@med.uniupo.it

     Roberta Rolla roberta.rolla@med.uniupo.it

     Paola Savoia paola.savoia@med.uniupo.it

     Paolo Aluffi Valletti paolo.aluffi@med.uniupo.it

     Elisa Zavattaro elisa.zavattaro@med.uniupo.it

1. Dal 2023: Bando Prin 2022 PNRR”. “Dissecting the role of Staphylococcus aureus in anti-IL-4/IL-13 and anti-JAK-treated atopic dermatitis patients”. Ruolo: Membro Collaboratore Unità di Ricerca UPO (PI. Prof. Paola Savoia) e Co-Responsabile scientifico: analisi microbiologiche e allestimento/caratterizzazione modelli 3D di co-culture eucarioti-procarioti.
2. Dal 2023: “Roelmi HPC”. “Selezione di estratti vegetali per la prevenzione e il contenimento di patogeni multi-resistenti a interessamento epiteliale”. Ruolo: PI
3. Dal 2020: "PROBIOTICAL RESEARCH SRL". “Impatto di probiotici selezionati e della vitamina D sulla tumorigenesi del distretto testa collo: un approccio integrato ". Ruolo: PI
4. Dal 2019: "PROBIOTICAL RESEARCH SRL". "Caratterizzazione del microbiota, microbioma e metaboloma di pazienti immunocompormessi affetti da tumori cutanei non associati al melanoma”. Ruolo: PI
5. 2019-2022: "FAR 2017” FONDI DI RICERCA DI ATENEO" (UPO). "Contributo del microbiota orale e della vitamina D nello sviluppo di patologie cardiovascolari in pazienti con tumori del distretto testa collo”. Risoluzioni 3.4 e 6.4.1 Dipartimento di scienze dalla salute (UPO) 04-06-2019. Ruolo: PI
6. 2021: AIRC Investigator grant”. “Dissecting the interaction among the intestinal microbiota, obesity and colon cancer development (DiaMOnD). Ruolo: Collaboratore
7. 2020: “FASTMED ITALIA SRL”. "Valutazione dell’attività biocida di COMVIR, tessuto non tessuto per uso medico". Ruolo: PI

Barbara Azzimonti, Responsabile del gruppo di ricerca

Paola Zanetta, Dottoranda “Food, health and Longevity”, XXXVI ciclo

Marta Armari, Dottoranda “Food, health and Longevity studies”, XXXIX ciclo

Alice Galeazzi, Studentessa in Biotecnologie mediche

Alessia Grossetti, Studentessa in Biotecnologie mediche