Prof.ssa

CROCI Simonetta

Professore di II fascia
Via Gramsci, 14 43126 PARMA
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Percorso Scientifico e Professionale

• Dal 2002 ricercatore confermato presso l'Università degli Studi di Parma
• 2006 Giugno PhD - DOKTOR DER NATURWISSENSHAFTEN presso Institut für Kernphysik und Nukleare Festkörperphysik E17 del Technische Universität München (Germany) con tesi "Conformational Changes in Hemoglobin triggered by changing the Iron Charge, High and Low Affinity Hemoglobin" relatore of Prof. Fritz Parak.
• 2001 Borsa di Studio Giovani Ricercatori sul tema "Diagnostic application of Oxidative Stress".
• 2000 Giugno Diploma di Specializzazione in Fisica Sanitaria presso l'Università di Bologna, con tesi :"Controlli di Qualità in Radiodiagnostica e Radioprotezione del Paziente", relatore Prof. F. Casali.
• 1999 Borsa di Studio INFM nel campo "Hb Oxidative Stress".
• 1998 Aprile LAUREA IN FISICA indirizzo Biofisica presso l'Università di Parma, con tesi "Inattivazione selettiva di cellule tumorali e uso di radiazione di sincrotrone", relatore Prof. F. Giusiano.
• 1995/96 Progetto Erasmus presso Leeds University UK

Scuole

• Corso di perfezionamento in Tecniche di Microscopia a Forza Atomica- Università degli Studi di Parma (29/02- 2/03/2012).
• International School of Physics "Enrico Fermi" - CLXXVII COURSE Advancenced Methods in Optical Fluorescence Microscopy Towards Nanoscopy (12-17/07/2010) .
• "Giornate Didattiche" SISN (Società Italiana di Spettroscopia Neutronica) con sessione sperimentale al dell'Istituto Laue-Langevin di Grenoble (10- 20/09/2007).

Attività di Ricerca

L'attività di ricerca ha riguardato per i primi anni lo studio degli stati ossidativi dell'emoglobina, utilizzando tecniche quali la spettroscopia Mössbauer e la spettroscopia UV-VIS. Questa ricerca è stata diretta a sviluppare uno strumento diagnostico in pazienti con malattie degenerative che riflettevano l'azione degli stress ossidativi sull'emoglobina [11-12, 15-17] .

Lo scopo di questo lavoro è stato quello di avere una comprensione più profonda dei processi di ossidazione nei globuli rossi. Questo ambiva a sviluppare una tecnica diagnostica, che consentisse di misurare mediante un semplice esame del sangue, la presenza di una produzione sistemica di radicali liberi. I nostri risultati hanno dimostrato la presenza di una pre-esistente labilità eritrocitaria nel campione di sangue di pazienti affetti da cancro al seno rispetto a quelli di persone sane. Queste attività di ricerca sono state svolte in collaborazione con i medici della Facoltà di Medicina dell'Università di Parma.

Lo stesso studio sugli stati ossidativi dell'emoglobina ha parallelamente portato ad indagare la dinamica delle proteine con particolare riferimento ai cambiamenti conformazionali dell'emoglobina rispetto all'influenza della struttura quaternaria [6-9,13].

I sottostati conformazionali, cioè strutture leggermente differenti, sono caratterizzati da una distribuzione di barriere energetiche. Per studiare l'influenza della struttura quaternaria e per confrontare il rilassamento conformazionale dell'emoglobina e della mioglobina, è stato creato uno stato metastabile irraggiando con raggi X a bassa temperatura campioni di metemoglobina. L'irraggiamento riduce il Fe (III) dei gruppi eme a Fe (II) a basso spin, in uno stato dove l'acqua è ancora in legata in sesta posizione. Cicli di riscaldamento effettuati a diverse temperature permettono il rilassamento verso lo stato stabile. Una più larga distribuzione Gaussiana delle barriere energetiche dei sottostati conformazionali della mioglobina rispetto all'emoglobina, riflette la presenza di un un maggior numero di sottostati conformazionali. Ciò può essere causato da una superficie maggiormente esposta all'acqua. Nell'emoglobina, parte della superficie delle catene non è esposta all'acqua a causa della struttura quaternaria. E' stato studiata anche la deossiemoglobina in soluzione tampone con glicerolo per avere la possibilità di seguire il cambiamento di struttura quaternaria T-R.
Si sono seguiti anche i cambiamenti conformazionali prodotti da effettori allosterici seguendo il cambiamento degli orbitali del ferro nella deossiemoglobina. E' stato studiato il comportamento eterotropico dell'emoglobina, seguendo la variazione di splitting di quadrupolo della deossiemoglobina in funzione della temperatura, in relazione ai livelli energetici degli orbitali del ferro. Questi dipendono dalla forza del legame del ferro con l'istidina prossimale o con l'azoto degli anelli pirrolici e conseguentemente alla distanza del ferro con il piano dell'eme. Con la relazione tra livelli energetici e distanza si può interpretare la diversa affinità degli stati della deossiemoglobina T. Questa ricerca è stata svolta prevalentemente presso il Dipartimento di Fisica della Technische Universität München.

La relazione tra struttura, dinamica e funzione delle proteine, è stata anche oggetto di indagine con esperimenti di scattering elastico incoerente di neutroni su tripsina, lisozima e beta-lactoglobuline [5].

E' stata studiata la dinamica di proteine globulari in funzione della pressione, da quella ambiente fino al regime di denaturazione fredda. L'uso di alta pressione come variabile in biofisica può aiutare a chiarire le relazioni struttura-dinamica-funzionalità delle proteine. La pressione è un modulatore molto efficace di numerosi processi biochimici: inibisce la crescita batterica, altera la vitalità virus, attiva disattiva reazioni enzimatiche. I risultati di esperimenti di scattering elastico incoerente con neutroni su tripsina, lisozima e beta-lactoglobilina in D2O sottoposti a diverse pressioni hanno dato indicazioni sulla mobilità e la flessibilità di queste proteine. Le misure sono state svolte presso l'Institut Laue-Langevin (ILL), Grenoble, Francia e presso ISIS pulsed neutron source at the Rutherford Appleton Laboratory, Oxfordshire, UK. Questa ricerca è stata svolta in collaborazione con il dipartimento di Fisica dell'Università di Parma, il Dipartimento di Fisica di Roma Tor Vergata, il CNISM e CNR-INFM, CRS-SOFT, Institut Laue-Langevin, Grenoble, France

Il protocollo sviluppato utilizzando la spettroscopia Mössbauer per monitorare l'ossidazione dell'emoglobina è stato usato per mostrare le proprietà antiossidanti di un nuovo composto quale l'ascorbato di potassio [14]. Da qui è nato,a partire dal 2005, un nuovo progetto di ricerca, di cui la sottoscritta è la responsabile, finalizzato a mostrare le proprietà anti-tumorali dell'ascorbato di potassio e della soluzione di D-ribosio e bicarbonato di potassio. Questo progetto vede il coinvolgimento di biologi, medici e veterinari. Nel 2011 sono stati pubblicati alcuni risultati che hanno avuto più di 8000 accessi dalla data di pubblicazione (http://www.cancerci.com/content/11/1/30) [4]. Ci si è spinti a valutare anche l'azione protettiva del composto su cellule di epitelio mammario non tumorale irraggiate con raggi X.

In questo progetto sono studiati gli effetti dell'ascorbato di potassio e del D-ribosio su cellule tumorali canine e di mammifero. Ci sono indicazioni che l'ascorbato di potassio ha proprietà antitumorali: attraverso un meccanismo antiossidante e di riequilibrio del “corretto” scambio di potassio. Questo composto è stato studiato dal nostro gruppo sugli eritrociti mostrando un evidente azione antiossidante. E' stato quindi studiato questo effetto anche su un sistema più complesso, quali le linee cellulare canine e umane. I risultati hanno mostrato un effetto citostatico sulla linea di cellule tumorali, ma non in cellule non tumorali. Informazioni morfologiche sono state acquisite con microscopia AFM. Gli effetti indotti dai raggi X sulle membrane cellulari a seguito della somministrazione di due dosi da 2 Gy, simulando due sedute di radioterapia, sono stati studiati acquisendo immagini morfologiche ad AFM. Queste attività di ricerca sono svolte in collaborazione con il gruppo di veterinaria dell'Università di Parma, e con la Agrupación Europea de Intereses Económicos Ricerca Biochimica AEIE-OVIEDO, Asturias, Spagna.

Dalla necessità di misurare il potassio nel mezzo extracellulare, si è sperimentato un nuovo metodo per misurarne la concentrazione usando come bio-sensore il DNAzima tramite spettroscopia UV/VIS [1]. Lo studio del DNAzima e delle sequenze oligonucleotidiche che lo costituiscono foldate in G-quadruplex, sono l'oggetto di un nuovo progetto promosso dal Centro Fermi: Sensori di potassio e regolatori oncogenici, che è iniziato nel 2014, di cui la responsabile è la sottoscritta.

Il progetto propone, con un approccio multidisciplinare, misure sistematiche del folding di sequenze di oligonucleotidi in strutture G-quadruplex, indotto dalla presenza di potassio. I G-quadruplex sono strutture secondarie globulari a quattro filamenti di sequenze di acidi nucleici (es. filamenti di DNA) che formano tetradi impilate di basi di guanina. I G-quadruplex si possono facilmente formare in soluzione in condizioni fisiologiche. La formazione e la stabilizzazione dei G-quadruplex dipendono da cationi monovalenti, specificamente K+ e Na+, mostrando una diversa conformazione nel folding per lo ione potassio rispetto ad altri ioni come il sodio. Il diverso folding ne caratterizza una diversa conformazione, stabilità e quindi funzione biologica. Il folding dipende oltre che dal tipo di ione anche dalla sua concentrazione. Questo conferisce a queste strutture alta sensibilità e selettività facendone dei naturali biosensori per il potassio. Queste strutture sono state anche osservate in diversi promotori di oncogeni, trasformando i G-quadruplex in un potenziale bersaglio terapeutico nella cura dei tumori. Il loro studio è di notevole importanza nella comprensione dei meccanismi molecolari coinvolti nella trascrizione degli oncogeni, infatti la loro stabilizzazione porterebbe al blocco della trascrizione degli oncogeni stessi. Lo studio del folding dei G-gradruplex indotto dalla presenza di potassio è condotto con tecniche UV-VIS, Dicroismo Circolare e micro-Raman. Alle misure di spettroscopia sono affiancati esperimenti di biologia cellulare e studi di morfologia cellulare tramite AFM. Una possibile applicazione sarebbe lo sviluppo, in collaborazione con SENSOR lab (CNR-IDASC, Brescia, http://sensor.ing.unibs.it), di un sensore elettrico funzionalizzato con le suddette sequenze di DNA , da correlare ai risultati ottenuti. Questa ricerca si colloca in quell’area che sta tentando di dare una nuova prospettiva alla comprensione del cancro, cercando evidenze che accomunino i vari tipi di tumori, quelli che in letteratura sono chiamati cancer hallmarks per darne un nuova chiave di lettura.

L'attività di ricerca riguarda anche il campo della fisica sanitaria e della radioprotezione, con studi di esposizione a bassa radioattività come durante l'attività di estrazione e la lavorazione del marmo o il monitoraggio nei pressi della centrale nucleare di Caorso. Un'altro studio ha riguardato la valutazione delle correnti indotte nel personale lavoratore in un'unità di Risonanza Magnetica Nucleare.

L'esposizione alle radiazioni ionizzanti nelle attività lavorative del comparto minerario è normato dal D.Lgs. 241/00. In questo lavoro si sono monitorate l'ambiente di lavoro e il personale sia in cava e in che segheria. Questa ricerca è svolta in collaborazione con il Servizio Fisica Sanitaria dell'Università di Parma.

Lo studio, svolto in collaborazione con ARPA di Piacenza, vuole definire i "livelli di riferimento" (Bq kg-1 o Bq m-3), relativi alla presenza di radionuclidi nelle campagne nei pressi della centrale nucleare di Caorso. La legge italiana definisce i limiti di dose efficace impegnata e quindi è importante definire i valori operativi relativi al consumo alimentare della popolazione che vive in quella regione.

In NMR, in presenza di un forte campo magnetico statico, il movimento di un operatore induce correnti nel corpo che possono superare il limite di legge (D.Lgs indotta . 81/2008). Dalle equazioni di Maxwell si può stimare la densità di corrente indotta conoscendo l'induzione magnetica e la velocità dell'operatore. Questa velocità è un parametro fondamentale. Questo lavoro è stato svolto in collaborazione con il Servizio di
Fisica Sanitaria dell'Università di Parma e Consorzio Elettra 2000 a Pontecchio Marconi, Bologna.

Progetti di Ricerca Nazionali

• SENSORI DI POTASSIO E REGOLATORI ONCOGENICI
Ente erogatore: Centro Fermi 2014
Responsabile 2014

• EFFETTI ANTINEOPLASTICI e PROTETTIVI DEL D-RIBOSIO E KHCO3 IN VITRO Ente erogatore: Fondazione Cariparma
Responsabile 2010-2013

• REFERENTE Scientifico per Il Consorzio Interuniversitario INBB per l'accordo di Collaborazione Scientifica tra Agrupación Europea de Intereses Económicos Biochemical Research AEIE e Il Consorzio Interuniversitario "Istituto Nazionale Biostrutture e Biosistemi" - INBB - dal 2010.

• Fisica Applicata alla Medicina e alla Biologia - FIL -
Ateneo Università di Parma
Responsabile 2007-2012
Fisica Applicata alla Medicina e alla Biologia – FIL-
Ateneo Università di Parma
Ricercatore - 2000-2006

Attività Didattica

INSEGNAMENTI a Corsi di Laurea come COORDINATORE

• Fisica Sanitaria e Tirocinio di Radioprotezione, CL in Tecniche della Prevenzione negli Ambienti e Luoghi di Lavoro dal 2003 al 2012
• Strumentazione, CL in Tecniche della Prevenzione negli Ambienti e Luoghi di Lavoro dal 2008 al 2012
• Internet: Uso motori di Ricerca, CL in Tecniche della Prevenzione negli Ambienti e Luoghi di Lavoro dal 2003 al 2012
• Fisica Sanitaria e Radioprotezione, CL in Tecniche di Radiologia Medica, per Immagini e Radioterapia dal 2004 al 2007

INSEGNAMENTI di Moduli di Corsi Integrati a Corsi di Laurea

• Fisica, CL Ostetricia dal 2006 al 2014
• Fisica Sanitaria, CL in Tecniche della Prevenzione negli Ambienti e Luoghi di Lavoro dal 2013
• Radioprotezione, CL in Tecniche della Prevenzione negli Ambienti e Luoghi di Lavoro dal 2013
• Circuiti elettrici e legge di Ohm, CL Odontoiatria dal 2005 al 2007
• Fisica, CL Infermieristica dal 2005 al 2011
• Fisica, CL Ortottica e Assistenza Oftalmologica dal 2003 al 2011
• Circuiti elettrici e legge di Ohm, CL Medicina e Chirurgia dal 2002 al 2005

INSEGNAMENTI di Attività Didattiche Elettive a Corsi di Laurea

• Radiazioni Ionizzanti CL Medicina e Chirurgia dal 2011
• Strumentazione II CL in Tecniche della Prevenzione negli Ambienti e Luoghi di Lavoro dal 2013

INSEGNAMENTI a Scuole di Specializzazione

• Fisica Applicata, Scuola Di Specializzazione di Radioterapia dal 2013
• Seminari del Corso Integrato Di Ecocardiografia Di Base E Fisiopatologia Ecocardiografica, Scuola Di Specializzazione In Malattie Dell'apparato Cardiovascolare dal 2013
• Fisica Applicata, Scuola di Specializzazione Malattie dell'Apparato Cardiovascolare dal 2008 al 2012
• Biofisica Applicata, Scuola di Specializzazione in Cardiologia dal 2002 al 2009
• Fisica Sanitaria, Scuola di Specializzazione in Cardiologia dal 2002 al 2009
• Biofisica, Scuola di Specializzazione in Cardiologia dal 2003 al 2008 - Tecnologie Biomediche, Scuola di Specializzazione in Cardiologia dal 2002 al 2008
• Radioprotezione, Scuola di Specializzazione in Radioterapia dal 2002 al 2008

Relatore di tesi di DOTTORATO

Antitumorigenicità del D-ribosio e KHCO3 sulla linea di carcinoma mammario umano HS 578T ed effetti sulla linea d'epitelio mammario umano non tumorale HS 578BST - Dottorato di ricerca in Biotecnologie (XXVI Ciclo – ANNI 2011- 2013)

Relatore delle seguenti TESI DI LAUREA

• Determinazione di livelli di riferimento nel monitoraggio dei dintorni della centrale nucleare di Corso (a.a. 2010/11), CL in Tecniche della Prevenzione negli Ambienti e Luoghi di Lavoro
• Determinazione dei rischi residui nell'utilizzo ordinario e nelle operazioni di manutenzione, riparazione e collaudo di macchine da taglio Laser nel Comparto metalmeccanico (a.a. 2010/2011), CL in Tecniche della Prevenzione negli Ambienti e Luoghi di Lavoro
• Valutazione del rischio da correnti indotte sul personale in campo magnetico (RMN) (a.a 2009/10), CL in Tecniche della Prevenzione negli Ambienti e Luoghi di Lavoro
• Valutazione del rischi radiologico per i lavoratori che operano nell'estrazione e nella lavorazione del marmo (a.a. 2005/06), CL in Tecniche della Prevenzione negli Ambienti e Luoghi di Lavoro

Anno accademico di espletamento: 2019/2020

Anno accademico di espletamento: 2013/2014

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