Advanced technologies to target cardiac cell fate plasticity for heart regeneration

The adult human heart can only adapt to heart diseases by starting a myocardial remodeling process to compensate for the loss of functional cardiomyocytes, which ultimately develop into heart failure. In recent decades, the evolution of new strategies to regenerate the injured myocardium based on cellular reprogramming represents a revolutionary new paradigm for cardiac repair by targeting some key signaling molecules governing cardiac cell fate plasticity. While the indirect reprogramming routes require an in vitro engineered 3D tissue to be transplanted in vivo, the direct cardiac reprogramming would allow the administration of reprogramming factors directly in situ, thus holding great potential as in vivo treatment for clinical applications. In this framework, cellular reprogramming in partnership with nanotechnologies and bioengineering will offer new perspectives in the field of cardiovascular research for disease modeling, drug screening, and tissue engineering applications. In this review, we will summarize the recent progress in developing innovative therapeutic strategies based on manipulating cardiac cell fate plasticity in combination with bioengineering and nanotechnology-based approaches for targeting the failing heart

The key role of micrornas in self-renewal and differentiation of embryonic stem cells

Naïve pluripotent embryonic stem cells (ESCs) and epiblast stem cells (EpiSCs) represent distinctive developmental stages, mimicking the pre-and the post-implantation events during the embryo development, respectively. The complex molecular mechanisms governing the transition from ESCs into EpiSCs are orchestrated by fluctuating levels of pluripotency transcription factors (Nanog, Oct4, etc.) and wide-ranging remodeling of the epigenetic landscape. Recent studies highlighted the pivotal role of microRNAs (miRNAs) in balancing the switch from self-renewal to differentiation of ESCs. Of note, evidence deriving from miRNA-based reprogramming strategies underscores the role of the non-coding RNAs in the induction and maintenance of the stemness properties. In this review, we revised recent studies concerning the functions mediated by miRNAs in ESCs, with the aim of giving a comprehensive view of the highly dynamic miRNA-mediated tuning, essential to guarantee cell cycle progression, pluripotency maintenance and the proper commitment of ESCs

Single-mode regime in large-mode-area rare-earth-doped rod-type PCFs

In this paper, large-mode-area, double-cladding, rare-earth-doped photonic crystal fibers are investigated in order to understand how the refractive index distribution and the mode competition given by the amplification can assure singlemode propagation. Fibers with different core diameters, i.e., 35,60, and 100 μm, are considered. The analysis of the mode effective index, overlap, effective area, gain, and power evolution along the doped fiber provides clear guidelines on the fiber physical characteristics to be matched in the fabrication process to obtain a truly or effectively single-mode output beam

MicroRNA Roles in Cell Reprogramming Mechanisms

Cell reprogramming is a groundbreaking technology that, in few decades, generated a new paradigm in biomedical science. To date we can use cell reprogramming to potentially generate every cell type by converting somatic cells and suitably modulating the expression of key transcription factors. This approach can be used to convert skin fibroblasts into pluripotent stem cells as well as into a variety of differentiated and medically relevant cell types, including cardiomyocytes and neural cells. The molecular mechanisms underlying such striking cell phenotypes are still largely unknown, but in the last decade it has been proven that cell reprogramming approaches are significantly influenced by non-coding RNAs. Specifically, this review will focus on the role of microRNAs in the reprogramming processes that lead to the generation of pluripotent stem cells, neurons, and cardiomyocytes. As highlighted here, non-coding RNA-forced expression can be sufficient to support some cell reprogramming processes, and, therefore, we will also discuss how these molecular determinants could be used in the future for biomedical purposes

Self-similarity under inflation and level statistics: a study in two dimensions

Energy level spacing statistics are discussed for a two dimensional quasiperiodic tiling. The property of self-similarity under inflation is used to write a recursion relation for the level spacing distributions defined on square approximants to the perfect quasiperiodic structure. New distribution functions are defined and determined by a combination of numerical and analytical calculations.Comment: Latex, 13 pages including 6 EPS figures, paper submitted to PR

Caratteristiche sismostratigrafiche di strutture sedimentarie diagnostiche dicorrenti di fondo nell\u2019off-shore del Golfo di Taranto.

L\u2019analisi integrata di dati multibeam e sismici ad altissima risoluzione (Chirp Sub-Bottom), acquisiti in un settore del Golfo di Taranto (Mare Ionio), ha permesso di identificare e classificare strutture sedimentarie diagnostiche di correnti di fondo (conturiti), formatesi nel tardo Quaternario. La classificazione proposta \ue8 basata sia su criteri sismo-stratigrafici che sulla comparazione con strutture analoge documentate da precedenti autori nei bacini oceanici [Faugeres et al., 1999 con rif.]. Nell\u2019area in esame sono stati identificati quattro settori (Alto dell\u2019Amendolara, Bacino di Corigliano, Bacino dell\u2019Amendolara ed Alto di Rossano-Cariati) caratterizzati da morfologia, pendenza e profondit\ue0 differente. Le strutture conturitiche sono state riconosciute prevalentemente nei settori NW e SE dell\u2019alto dell\u2019Amendolara, ad una profondit\ue0 compresa tra 130 m e 400 m e le geometrie interne ed esterne mostrano caratteristiche deposizionali ed erosive. Sono state classificate come sheeted drift le strutture sviluppate subparallelamente al profilo batimetrico, infill drift ed elongated drift le strutture caratterizzate da fosse ben sviluppate ed elementi erosivi quali fosse ed abraded surface. Sono stati osservati inoltre osservati sediment waves nel settore SW dell\u2019alto strutturale. Dall\u2019analisi integrata dei nuovi dati con quelli disponibili in letteratura \ue8 possibile ipotizzare che i fattori che hanno maggiormente influenzato tipologia, distribuzione areale e batimetrica dei depositi conturitici e degli elementi erosivi sono: a) morfologia del fondo marino; b) caratteristiche dei sedimenti (es. tessitura); c) variazione della velocit\ue0 della \u201cLevantine Intermediate Water come conseguenza delle d) variazioni eustatiche. Sono stati inoltre applicati in cascata i modelli bidimensionali CMS- Wave [Lin et al, 2006] per la propagazione dello spettro d\u2019onda, e CMS- Flow [Buttolph et al, 2006] per la circolazione interna, prendendo in considerazione i dati meteo marini forniti dall\u2019ECMWF nel punto di coordinate 39,5\ub0N, 17\ub0E, in modo da valutare le condizioni idrodinamiche in prossimit\ue0 del paraggio in esame. L\u2019integrazione dei dati indicati geologici/geofisici e dei risultati del codice di calcolo numerico ha permesso di ipotizzare un modello di circolazione della corrente \u201cLevantine Intermediate Water\u201d e valutare l\u2019influenza delle morfostrutture sulla circolazione delle acque profonde durante l\u2019ultima fase di abbassamento e stazionamento basso del livello del mare. Bibliografia Buttolph, A.,D., Reed, C.W., Kraus N., Wamsley, T.V., Ono, N., Larson, M.,Camenen, B., Hanson, H. Zundel, A.K., (2006). Two-Dimensional Depth-Averaged Circulation Model CMS-M2D: Version 3.0, Report 2, Sediment Transport and Morphology Change. ERDC/CHL TR-06-9 Vicksburg, MS: U.S. Army Engineer Research and Development Center. Lin, L., H. Mase, F. Yamada, and Z. Demirbilek. (2006). Wave-action balance equation diffraction (WABED) model: Tests of wave diffraction and reflection at inlets. Coastal and Hydraulics Engineering Technical Note ERDC/CHL CHETN-III-73. Vicksburg, MS: U.S. Army Engineer Research and Development Center. Faug\ue8res, J.C., Stow, D.A.V., Imbert, P., Viana, A.R. (1999). Seismic feature diagnostic of contourite drifts. Marine Geology 162, pp. 1-38

Morfologia e morfometria del settore ionico del Golfo di Taranto.

Il versante Ionico del Golfo di Taranto \ue8 caratterizzato dalla presenza di alti strutturali e bacini che rappresentano l\u2019espressione morfologica di sistemi di faglie pleistoceniche transpressive. La dorsale di Amendolara si estende per 45 Km in direzione N130\ub0E, ed \ue8 caratterizzato dalla presenza di tre alti batimetrici minori (denominati Amendolara, Rossano e Cariati). Verso NE, la dorsale di Capo Spulico si estende per 40 Km in direzione !N115\ub0E. Durante la Campagna Oceanografica \u201cTeatioca\u201d sono stati acquisiti 1100Km2 di dati batimetrici multibeam e profili sismici monocanale ad alta (Sparker) ed altissima risoluzione (Subbottom Chirp). L\u2019analisi integrata dei nuovi dati ha consentito di ottenere una sintesi morfostrutturale preliminare dell\u2019area sud-orientale del Golfo di Taranto [Santoro et al., 2012]. L\u2019insieme dei dati morfometrici evidenzia un ruolo chiave nell\u2019attivit\ue0 traspressiva della faglia che borda a SW la dorsale di Amendolara, in quanto la regolarit\ue0 dei pendii rivolti a S \ue8 legata alla deformazione e sollevamento dei versanti, che tende a superare l\u2019effetto dei processi erosivi (versanti a controllo morfostrutturale). Il processo di basculamento guidato dall\u2019azione della faglia sembra essere all\u2019originedei processi responsabili dell\u2019erosione gravitazionale canalizzata sui pendii esposti a nord (versanti a controllo morfosedimentario). Sette ordini di terrazzi sono stati riconosciuti sul top del Banco di Amendolara, attraverso tecniche di analisi dei picchi nel diagramma di distribuzione delle quote [Passaro et al., 2011]. Tale dato e le statistiche sui profili estratti dal DTM testimoniano la presenza di tassi differenziali di sollevamento ed un complessivo tilt (verso E) del settore frontale ionico dell\u2019Appennino Meridionale, in accordo con quanto suggerito in letteratura [Ferranti et al., 2009]. Bibliografia Ferranti, L., Santoro, E., Mazzella, M.E., Monaco, C., Morelli, D., (2009). Active transpression in the northern Calabria Apennines, southern Italy. Tectonophysics, 476 (1-2), 226-251. Passaro, S., Ferranti, L., de Alteriis, G., (2011). The use of high resolution elevation histograms for mapping submerged terraces: a test from the Eastern Tyrrhenian Sea and the Eastern Atlantic Ocean. Quat. Int., 232, 1-2, 238-249. Santoro, E., Ferranti, L., Passaro, S., Burrato, P., Morelli, D., (2012). Morphometric analysis in the offshore of the southern Taranto Gulf: unveiling the structures controlling the Late Pleistocene-Holocene bathymetric evolution. Rend. On. Soc. Geol. It., 21 (2), 1132-1135

Studio morfometrico e statistico degli eventi di frananel settore marino orientale del Golfo di Taranto.

La campagna oceanografica “Teatioca” è il frutto della collaborazione fra l’Istituto per l’Ambiente Marino Costiero (IAMC) di Napoli, l’Università Federico II di Napoli, l’Università di Palermo e Trieste e l’INGV di Roma. Durante tale campagna, effettuata a bordo della N/O Urania del CNR nel 2011, sono stati acquisiti dati batimetrici multibeam ad alta risoluzione ed una fitta maglia di dati sismici ad alta (Sparker) ed altissima (Chirp) risoluzione nell’area ionica del Golfo di Taranto. L’analisi integrata del Modello Digitale del Terreno (10m, 5m e 2m) generato dai dati multibeam con i nuovi dati sismo-stratigrafici ha consentito di analizzare in dettaglio l’instabilità dei versanti. Una serie di computazioni standard sul DTM (aspect, pendenza, gradienti e curvatura del profilo) hanno fornito una prima valutazione della diversa esposizione dei versanti della dorsale di Capo Spulico e della dorsale di Amendolara, i due alti strutturali presenti nell’area di studio. Tale area è stata successivamente suddivisa in 9 diversi settori, ognuno dei quali rappresenta un areale morfologico (versante o bacino), allo scopo di caratterizzare il potenziale di franosità di ogni singola area e di evidenziare eventuali correlazioni fra le diverse aree. Oltre 400 evidenze di eventi di frana nell’area in esame sono stati cartografate, classificate e interpretate, fino ad ottenere carte tematiche utili all’interpretazione della franosità dei versanti su larga scala (carte della pendenza media per ogni evento, della pendenza massima e minima, gradiente medio, etc.). Sulla base dei dati acquisiti e delle computazioni effettuate sul DTM si è evidenziato che la pendenza non è il parametro principale in termini di meccanismo di innesco degli eventi di frana. Questa considerazione risulta anche dall’esame morfologico dei versanti meridionali della dorsale di Capo Spulico e del Banco di Cariati [Santoro et al., 2012], che sono caratterizzati dai maggiori valori di pendenza nel DTM e dalla scarsità di processi gravitazionali. I maggiori eventi di frana sono quasi totalmente localizzati sulle pendici nord-est delle dorsali ridge. Tale distribuzione è principalmente legata alla giacitura dei sedimenti (a franapoggio verso SO). Un’eccezione è rappresentata dal settore meridionale del Banco di Amendolara, dove sporadici eventi di scorrimento rotazionale sono probabilmente legati all’attività tettonica della faglia di Amendolara. L’utilizzo di un approccio statistico multivariato implementato in “R” conferma, infine, la concentrazione degli eventi sui versanti controllati da evoluzione morfologica rispetto ai versanti controllati dalla tettonica. Bibilografia Santoro, E., Ferranti, L., Passaro, S., Burrato, P., Morelli, D., (2012). Morphometric analysis in the offshore of the southern Taranto Gulf: unveiling the structures controlling the Late Pleistocene-Holocene bathymetric evolution. Rend. On. .Soc. Geol. It., 21 (2), 1132-1135