Pharmacological inhibition of PKCθ counteracts muscle disease in a mouse model of duchenne muscular dystrophy

Inflammation plays a considerable role in the progression of Duchenne Muscular Dystrophy (DMD), a severe muscle disease caused by a mutation in the dystrophin gene. We previously showed that genetic ablation of Protein Kinase C θ (PKCθ) in mdx, the mouse model of DMD, improves muscle healing and regeneration, preventing massive inflammation. To establish whether pharmacological targeting of PKCθ in DMD can be proposed as a therapeutic option, in this study we treated young mdx mice with the PKCθ inhibitor Compound 20 (C20). We show that C20 treatment led to a significant reduction in muscle damage associated with reduced immune cells infiltration, reduced inflammatory pathways activation, and maintained muscle regeneration. Importantly, C20 treatment is efficient in recovering muscle performance in mdx mice, by preserving muscle integrity. Together, these results provide proof of principle that pharmacological inhibition of PKCθ in DMD can be considered an attractive strategy to modulate immune response and prevent the progression of the disease

Murine obscurin and Obsl1 have functionally redundant roles in sarcolemmal integrity, sarcoplasmic reticulum organization, and muscle metabolism.

Biological roles of obscurin and its close homolog Obsl1 (obscurin-like 1) have been enigmatic. While obscurin is highly expressed in striated muscles, Obsl1 is found ubiquitously. Accordingly, obscurin mutations have been linked to myopathies, whereas mutations in Obsl1 result in 3M-growth syndrome. To further study unique and redundant functions of these closely related proteins, we generated and characterized Obsl1 knockouts. Global Obsl1 knockouts are embryonically lethal. In contrast, skeletal muscle-specific Obsl1 knockouts show a benign phenotype similar to obscurin knockouts. Only deletion of both proteins and removal of their functional redundancy revealed their roles for sarcolemmal stability and sarcoplasmic reticulum organization. To gain unbiased insights into changes to the muscle proteome, we analyzed tibialis anterior and soleus muscles by mass spectrometry, uncovering additional changes to the muscle metabolism. Our analyses suggest that all obscurin protein family members play functions for muscle membrane systems

3D Printed Micro-Cells for Phase Control in 5G mmWave Applications

In this work, the design, fabrication and characterization of micro-air-channel-based unit cells aimed at phase control exploitable in 5G-mmwave applications are reported. The basic unit cell consisted of rectangular dielectric blocks (RDB) placed onto a thin substrate, realized by means of a resin polymer. The RDB effective relative permittivity was changed by tuning specific design parameters and infill density percentage (ID%), that was engineered through the introduction of a number of uniformly distributed micro-air channels. The reflected phase variation was numerically quantified in terms of frequency range and ID%, thus proving that a controlled phase variation can be accomplished depending on air-channel number. The prototypes were fabricated by means of the micro-inverted Stereolithography (SLA). In order to assess the accuracy of the SLA technology on the dimensions imposed by the high aspect ratio of the structures, larger unit cells operating in the X band were first fabricated. The acquired technological know-how has been subsequently exploited to fabricate smaller unit cells operating at mmwave. Geometrical characterizations of the prototypes, performed via a visual system setup, put in evidence the technological challenges, especially faced to realize open micro-air channels. In particular, as smaller micro-channel were actually obtained for some samples, a consequent increase of the actual ID% and effective relative permittivity values was experienced by the related unit cells. Nonetheless, the experimental results performed on the fabricated prototypes in the X band and mmwave range were in good agreement with the numerical ones, confirming the phase variation vs. ID% trends of the simulated unit cell arrays

Zinc-finger-based transcriptional repression of rhodopsin in a model of dominant retinitis pigmentosa

Despite the recent success of gene-based complementation approaches for genetic recessive traits, the development of therapeutic strategies for gain-of-function mutations poses great challenges. General therapeutic principles to correct these genetic defects mostly rely on post-transcriptional gene regulation (RNA silencing). Engineered zinc-finger (ZF) protein-based repression of transcription may represent a novel approach for treating gain-of-function mutations, although proof-of-concept of this use is still lacking. Here, we generated a series of transcriptional repressors to silence human rhodopsin (hRHO), the gene most abundantly expressed in retinal photoreceptors. The strategy was designed to suppress both the mutated and the wild-type hRHO allele in a mutational-independent fashion, to overcome mutational heterogeneity of autosomal dominant retinitis pigmentosa due to hRHO mutations. Here we demonstrate that ZF proteins promote a robust transcriptional repression of hRHO in a transgenic mouse model of autosomal dominant retinitis pigmentosa. Furthermore, we show that specifically decreasing the mutated human RHO transcript in conjunction with unaltered expression of the endogenous murine Rho gene results in amelioration of disease progression, as demonstrated by significant improvements in retinal morphology and function. This zinc-finger-based mutation-independent approach paves the way towards a ‘repression–replacement’ strategy, which is expected to facilitate widespread applications in the development of novel therapeutics for a variety of disorders that are due to gain-of-function mutations

Optical filter based on a coupled bilayer photonic crystal

We report on the fabrication of an ultra-compact optical filter based on photonic crystal free-standing membranes in bi-layer configuration. The basic heterostructure consists of two 376nm-thick GaAs-membranes sandwiched between air on a GaAs substrate. The air gap between the two membranes is 520nm thick. The normal-incidence reflectance measurements and the numerical simulation of reflection spectra show a high sensitivity to the holes diameter

Design and Manufacturing of Super-Shaped Dielectric Resonator Antennas for 5G Applications Using Stereolithography

In this work, the inverted micro-Stereolithography (SLA) is used to show the potential of such additive manufacturing (AM) technology at prototyping super-shaped dielectric resonator antennas (S-DRAs) rapidly and accurately. The S-DRAs, which exhibit 3D complex geometries, were designed to operate at 3.5 GHz, suitable for the assessment of 5G communications in the mid band. Initially, a cross-starred-shaped S-DRA was designed and manufactured via the inverted micro-SLA by means of a photopolymer resin as material. As no information about the used material was available from literature and supplier, the dielectric properties of the photopolymer resin were characterized. Moreover, in the view of challenging further the SLA capability, several prototypes, based on the cross star shaped geometry but exhibiting a twist of variable angles along the longitudinal axis, were fabricated and tested. In order to compare the antennas performance in relation to the material volume and sizes, rectangular and cylindrical DRAs were also realized using same material and technology. Scattering parameter S11, gain, bandwidth (BW), efficiency and co- and cross-polarization of all antennas were measured. The experimental results showed that twisted S-DRAs exhibit same performance of the basic cross-starred-shaped antenna, due to the invariance to symmetry of the basic Gielis geometry. The measured gain is about 2.5 dB over a range of 1 GHz in the frequency range of interest; the BW measured for all S-DRAs is about 10%, whereas the efficiency is about 80% at 3.5 GHz. Finally, better performance in terms of bandwidth is shown by the S-DRAs, considering their dramatic volume reduction (~85%) compared to classic rectangular and cylindrical DRAs and other DRA examples already reported in the state of the art

A Biomonitoring Pilot Study in Workers from a Paints Production Plant Exposed to Pigment-Grade Titanium Dioxide (TiO2)

Among particulate matter composing paints, titanium dioxide (TiO2) forms about 20% of the final suspension. Although TiO2 is broadly used in many applications, TiO2 powders represent an established respiratory hazard for workers with long-term exposure. In 35 workers of a paints production plant (15 exposed and 20 not exposed), we assessed pro-inflammatory cytokines (IL-1β, TNF-α, IL-10, IL-17), surfactant protein D (SP-D) and Krebs von den Lungen-6 glycoprotein (KL-6) in exhaled breath condensate (EBC). In urine samples, we measured 8-isoprostane (Isop) and Malondialdehyde (MDA) as biomarkers of oxidative stress, and Titanium (Ti-U) as a biomarker of exposure. Health status, habits and occupational history were recorded. Airborne respirable dusts and Ti were quantified. Particle number concentration and average diameter (nm) were detected by a NanoTracer™ monitoring device. Ti was measurable in filters collected at the respiratory breathing zone (0.11–0.44 µg/m3 8-h TWA). IL-1β and IL-10 values were significantly higher in exposed workers, whereas SP-D was significantly lower (p p 2 in paint production is associated with the subtle alterations of lung pathobiology. These findings suggest the need for an integrated approach relying on both personal exposure and biomarker assessment to improve the hazard characterisation in occupational settings

Il bivalve più grande del Mediterraneo, Pinna nobilis, nella Laguna di Acquatina: indagini preliminari e prospettive

Visitare la Laguna di Acquatina, localizzata lungo la costa Adriatica del Salento, è un’esperienza sensoriale straordinaria, ricca di emozioni, che permette agli studiosi e a differenti gruppi di stakeholder di conoscere e apprezzare un patrimonio naturale dal valore inestimabile, di percepire i suoni dell’ambiente circostante e di osservare la biodiversità nelle sue molteplici forme. Fra queste, la biodiversità in specie è l’insieme delle specie animali, vegetali e microorganismi che si trovano in un ecosistema, in un habitat o in un’area predefinita. Le liste di specie, o checklist, sono gli strumenti di indagine con cui i ricercatori analizzano le variazioni della biodiversità in specie nel tempo, nello spazio e in relazione a differenti fattori di perturbazione, naturali e antropici, inclusi i cambiamenti climatici. Nella Laguna di Acquatina si può facilmente osservare anche la biodiversità a un livello di organizzazione ecologica superiore, cioè la biodiversità tra gli habitat. Quest’ultima è definita come l’eterogeneità degli habitat presenti in un ecosistema o in un’area predefinita. Ad Acquatina è facile osservare e individuare distintamente l’habitat acquatico, la macchia mediterranea, il cordone dunale, l’antistante spiaggia e il mare. La biodiversità in specie della Laguna di Acquatina è elevata, caratterizzata dalla presenza di tutti i gruppi tassonomici caratteristici degli ecosistemi acquatici di transizione e costieri dell’Ecoregione Mediterranea. Sono anche numerose le specie di interesse prioritario, cioè quelle specie che a seguito di forti minacce di degrado ed estinzione vengono sottoposte a un regime di tutela straordinario da parte delle istituzioni internazionali, europee e nazionali. A causa della presenza di numerose specie e habitat di interesse prioritario, la Laguna di Acquatina è inserita all’interno di un più ampio sito facente parte della Rete NATURA 2000. La Rete NATURA 2000 è stata istituita dall’Unione Europea e ha la finalità di tutelare e conservare le specie e gli habitat di interesse prioritario. L’ultimo censimento ufficiale relativo al 2015 elenca 33 specie di interesse prioritario per il sito NATURA 2000 denominato Aquatina di Frigole (IT9150003). La maggior parte delle specie riportate nel censimento appartengono all’avifauna, ma Pinna nobilis (Linnaeus, 1758) non era presente nel censimento del 2015. A partire dalla seconda metà del 2017, le attività didattiche, anche di rilievo internazionale, e di ricerca scientifica a carattere ecologico si sono rafforzate. La Laguna di Acquatina si è trasformata in un autentico laboratorio su campo, utile anche per azioni di divulgazione scientifica e di promozione degli sport acquatici ecosostenibili. Alla fine del 2017 sono stati rinvenuti i primi esemplari di Pinna nobilis (L.) durante lo svolgimento di un campionamento scientifico. Si tratta di un mollusco bivalve appartenente alla famiglia “Pinnidae”, comunemente chiamato cozza penna, nacchera o stura. Pinna nobilis è una specie endemica del Mar Mediterraneo, in cui è il più grande bivalve raggiungendo dimensioni anche superiori a un metro di lunghezza. È una specie protetta dall’Unione Europea attraverso le Direttive 92/43/CEE e 2006/105/CE. La pesca e la rimozione sono assolutamente vietate, e sono previste ingenti ammende per chi agisce illegalmente. Usualmente Pinna nobilis viene associata ad ambienti marini, essa vive sepolta per circa un terzo della sua lunghezza nel sedimento, tipicamente in fondi mobili, preferenzialmente associata alle praterie di fanerogame marine (Posidonia oceanica, Cymodocea nodosa e Zostera marina), e anche in zone sabbiose prive di vegetazione. Le pareti esterne delle valve vengono colonizzate da numerose specie incrostanti animali e vegetali, ciò contribuisce a incrementare la biodiversità in specie dell’area in cui si trova P. nobilis. Questa specie può anche colonizzare le porzioni più prossimali e protette di lagune e stagni costieri, in cui può costituire popolazioni ad elevata densità. Gli ambienti lagunari costituiscono, infatti, un “cosmo” singolarmente variegato ed attraente, per la complessità dei fattori ed interazioni ecologiche, e per la varietà di condizioni trofiche e climatiche che, nel complesso, favoriscono la colonizzazione di questi ambienti da parte di specie marine e d’acqua dolce, siano esse indigene o aliene. Per le sue caratteristiche ecologiche, Pinna nobilis è una specie utilizzata nel biomonitoraggio degli ecosistemi acquatici costieri, inclusi quelli marini, e come specie target nella Strategia Marina (Direttiva MSFD 2008/56/EC). Per quanto riguarda il suo ruolo ecologico, P. nobilis è una specie “filtratrice”- e fornisce numerosi servizi ecosistemici: filtra dalla colonna d’acqua una grande quantità di materia organica e detriti sospesi contribuendo alla rimozione dei nutrienti e alla trasparenza dell’acqua; ospita altre specie determinando un aumento della biodiversità locale; attira subacquei e snorkeler incentivando le attività ricreative e di educazione ambientale. Essendo una specie commestibile, già gli Egizi, i Romani e alcuni popoli Islamici utilizzavano questa specie per scopi alimentari, tessevano il suo bisso per fare dei pregiati ricami e lavoravano le valve per ottenere preziosi ornamenti per le loro vesti. A scala Mediterranea, le informazioni e la letteratura scientifica più recenti su Pinna nobilis (L.) ci raccontano, invece, di una specie esposta a numerose minacce di degrado, di una progressiva riduzione della densità di popolazione e scomparsa dovute alla pesca illegale, ai cambiamenti climatici, agli ancoraggi delle imbarcazioni da turismo e all’azione di un protozoo parassita, denominato Haplosporidium pinnae, che induce la morte degli organismi. La presenza di Pinna nobilis (L.) nella Laguna di Acquatina, Sito di Interesse Comunitario appartenente alla Rete NATURA 2000, sembra essere in controtendenza rispetto alla situazione attuale della specie. Probabilmente la laguna è utilizzata come nursery o habitat rifugio, avendo le condizioni ecologiche ottimali per la specie (Marrocco et al., 2018). L’indagine preliminare a cui si riferisce la ricerca è stata effettuata in un’area limitata della laguna, in vicinanza della foce, e ha permesso di individuare la presenza di undici individui, orientati verso la direzione Nord-Est. I principali parametri biometrici sono stati rilevati in ciascun individuo secondo il seguente schema. La larghezza massima e minima al fondo erano di 15,16 cm ± 0,726 e di 13,81 cm ± 0,611 rispettivamente, e la lunghezza della valva non coperta dal sedimento era di 16,66 cm ± 0,441. Il campionamento è stato “non distruttivo” e nessun individuo è stato rimosso o manipolato. Sono stati anche registrati i parametri abiotici della colonna d’acqua nella zona in cui P. nobilis è stata rilevata (temperatura 12,69 °C ± 0,207; ossigeno disciolto 7,21 mg*l-1 ± 0,278; salinità 24,77 PSU ± 0,963, pH 7,73 ± 0,084) (Marrocco et al., 2018). Benché si tratti di una indagine preliminare, ipotizziamo che la Laguna di Acquatina rappresenti un ambiente protetto per questa specie; qui potrebbe raggiungere dimensioni numeriche tali da permettere il reclutamento e il trans-planting in altri siti idonei, e quindi agevolarne il ripopolamento e la diffusione. La scoperta, effettuata da un team di ricercatori e studenti italiani e stranieri, provenienti da alcuni Paesi asiatici partecipanti al progetto INTER-ASIA, ha suggerito di approfondire l’attività di ricerca, di comunicazione scientifica e di citizen science nell’ambito del progetto IMPRECO “Common strategies and best practices to IMprove the transnational PRotection of ECOsystem integrity and services” – finanziato nell’ambito del Programma di Cooperazione Territoriale Europea “ADRION Adriatic-Ionian Programme INTERREG V-B Transnational 2014-2020, 1st call”. In particolare la ricerca è finalizzata al monitoraggio della specie su una scala spaziale che coinvolge il Mar Adriatico, Ionio ed Egeo. Infatti grazie alla partnership del progetto IMPRECO, distribuita nell’area di riferimento della Strategia Europea per la Regione Adriatico-Ionica (EUSAIR), sarà possibile avviare lo studio della dinamica di popolazione di Pinna nobilis, delle risposte alle perturbazioni e pressioni antropiche, ed ai parassiti mortali. Un protocollo di monitoraggio congiunto e semplificato (Joint Monitoring Protocol of IMPRECO) permetterà di raccogliere dati utili per la conservazione di Pinna nobilis su una ampia scala spaziale, e di coinvolgere gruppi interessati di stakeholder e cittadini nella raccolta dei dati e nella salvaguardia della specie. Per la sua rilevanza scientifica, la ricerca è stata recentemente pubblicata sulla rivista scientifica internazionale Nature Conservation (Marrocco et al., 2018)

PKC Theta Ablation Improves Healing in a Mouse Model of Muscular Dystrophy

Inflammation is a key pathological characteristic of dystrophic muscle lesion formation, limiting muscle regeneration and resulting in fibrotic and fatty tissue replacement of muscle, which exacerbates the wasting process in dystrophic muscles. Limiting immune response is thus one of the therapeutic options to improve healing, as well as to improve the efficacy of gene- or cell-mediated strategies to restore dystrophin expression. Protein kinase C θ (PKCθ) is a member of the PKCs family highly expressed in both immune cells and skeletal muscle; given its crucial role in adaptive, but also innate, immunity, it is being proposed as a valuable pharmacological target for immune disorders. In our study we asked whether targeting PKCθ could represent a valuable approach to efficiently prevent inflammatory response and disease progression in a mouse model of muscular dystrophy. We generated the bi-genetic mouse model mdx/θ−/−, where PKCθ expression is lacking in mdx mice, the mouse model of Duchenne muscular dystrophy. We found that muscle wasting in mdx/θ−/− mice was greatly prevented, while muscle regeneration, maintenance and performance was significantly improved, as compared to mdx mice. This phenotype was associated to reduction in inflammatory infiltrate, pro-inflammatory gene expression and pro-fibrotic markers activity, as compared to mdx mice. Moreover, BM transplantation experiments demonstrated that the phenotype observed was primarily dependent on lack of PKCθ expression in hematopoietic cells