nella storia e nell'attualità - Istituto Sperimentale Italiano Lazzaro ...

Prof. GIUSEPPE ENNE
Presidente dell’Istituto Sperimentale Italiano “Lazzaro Spallanzani”
IL RUOLO DELL’ISTITUTO SPERIMENTALE
ITALIANO “L. SPALLANZANI”
NELLA STORIA E NELL’ATTUALITÀ
Conferenza tenuta il 22 marzo 2006
Presentazione
Rivolgo un saluto ed un vivo ringraziamento ai presenti convenuti
per partecipare alla quinta conferenza del Programma di attività
della Società Agraria di Lombardia per l’anno 2006, sul tema:
Il ruolo dell’Istituto Sperimentale Italiano “L.Spallanzani” nella
storia e nell’attualità ed un particolare ringraziamento al Prof.
Giuseppe Enne, relatore in questa giornata nella sua qualità di
Presidente dell’Istituto, lieto di ospitarlo ed ascoltarlo nella
nostra Sede.
Fra gli argomenti da trattare nel programma di attività abbiamo
inserito un tema che riteniamo importante nel panorama zootecnico
lombardo e italiano. Se ci soffermiamo ad osservare i traguardi
raggiunti dalla nostra zootecnia, ed in particolare da quella
dei bovini da latte, non possiamo non essere sorpresi dai risultati tecnici
quantitativi e qualitativi delle produzioni.
Il percorso dello sviluppo è stato lungo perché è iniziato negli
anni Trenta del secolo scorso, ma i progressi sono stati tali e tanti
da sottintendere delle strutture di supporto scientifico e tecnico di
grande valenza.
Le tappe sono state di ordine agronomico per l’evoluzione dell’alimentazione,
di ordine organizzativo con la stabulazione libera,
di ordine tecnologico per la mungitura meccanica, ma la genetica
e la selezione hanno dato l’apporto fondamentale, e si sono
avvalse di metodiche nuove come la fecondazione artificiale, l’uso
di riproduttori provati, ecc. .
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La ricerca e la sperimentazione di tali tecniche hanno avuto
il supporto di strutture scientifiche come appunto l’Istituto
“Spallanzani”, che è da molti anni attivo nella ricerca, nella
riproduzione e nella selezione animale, attività spesso intrapresa
con la collaborazione degli allevatori.
La ricerca e la sperimentazione di queste tecniche hanno
avuto il supporto di strutture scientifiche come appunto
l’Istituto “Spallanzani”, che è da molti anni attivo nella ricerca,
nella riproduzione e nella selezione animale, attività spesso
intrapresa con la collaborazione degli allevatori.
Ettore Cantù, Presidente
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LE ORIGINI
Le origini dell’Istituto si ispirano agli eventi verificatisi nel 1779,
anno in cui l'abate Lazzaro Spallanzani, dell'Ateneo Pavese, riuscì
per primo a fecondare artificialmente i mammiferi,
fertilizzando una cagna ed ottenendo
da essa cuccioli vivi e del tutto normali.
Nei secoli successivi altri studiosi replicarono
questi risultati positivi, fino a che nel
1900 Ilia Ivanov, dell'Università di
Pietroburgo, diede forma scientifica e sperimentale
allo studio di Fecondazione
Artificiale negli animali. Negli anni successivi,
infatti, tali applicazioni vennero svolte con
successo da Antonio Pirocchi, dell'Università di Milano sui bovini,
da Giuseppe Amantea, dell'Università di Roma sui cani ed da
Giulio Gallici ed Edoardo Postiglione sui cavalli.
Si arrivò così agli anni in cui il professor Telesforo Bonadonna,
nonostante le difficoltà politiche del tempo per l'esistenza in Italia
e in URSS di due totalitarismi avversi, progettò, organizzò e realiz-
La Lincoln di Bonadonna in “panne” nella steppa del Don, autunno 1935.
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zò nel 1935 un lungo viaggio in Unione Sovietica dove esplorò,
intervistò, verificò e registrò ogni elemento di novità sulla
Fecondazione Artificiale in specie diverse. Qui consolidò i propri
convincimenti e maturò un'esperienza unica e irripetibile, che condizionò
tutta la sua vita di ricercatore di riproduzione animale.
Al suo rientro venne immediatamente organizzata a Milano, il 30
novembre di quell’anno, la prima Conferenza sui problemi della
Fecondazione Artificiale e il Ministero dell’Agricoltura e delle
Foreste costituì uno speciale Comitato per il coordinamento degli
studi su questo argomento e Bonadonna svolse il ruolo di segretario.
Da questo momento la sua attività scientifica e la sua storia personale
si intersecarono con quella di grandi studiosi della biologia
della riproduzione a livello mondiale e si identificarono totalmente
con quella dell'Istituto per la Fecondazione Artificiale degli Animali
di Milano da lui fondato nel 1937, intitolato poi a Lazzaro
Spallanzani in occasione del 150° anniversario della grande scoperta
dell’abate.
Al primo Centro di Fecondazione Artificiale, dotato di un locale
chiuso e riscaldato presso l'azienda del Cravino a Pavia, fece
seguito nel 1939 la creazione dell'Istituto per la Fecondazione
Artificiale degli Animali "Lazzaro Spallanzani", aggregato alla
Stazione Sperimentale Zooprofilattica di Milano.
L’Istituto venne poi eretto a Ente Morale con Regio Decreto nel 1941
con la denominazione di “Istituto Sperimentale Lazzaro Spallanzani”.
La civica Amministrazione di Milano concesse quindi alla nuova
Istituzione una parte del capannone adibito a mercato dei vitelli presso
il pubblico Macello di Milano, in via Monte Ortigara 35, al fine
di crearvi la sede definitiva, rimasta operativa fino alla fine degli anni
’80 nonostante la devastazione dei bombardamenti su Milano del
1943 e grazie alla sua ricostruzione nei primi anni del dopoguerra.
Un approfondimento storico della vita dell’Istituto dalla sua fondazione
agli anni ’90 è stato pubblicato nel volume: “Dall’idea alla
rifondazione”.
L’EVOLUZIONE
Con la scomparsa del Prof. Bonadonna nel 1987, si fece forte nei
suoi allievi la consapevolezza di proseguirne il cammino per tutelare
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la gloriosa istituzione e sostenere nuovi programmi di sviluppo, che
scaturirono in iniziative scientifiche ed attività formative e divulgative,
evolvendosi con il mutare dei tempi, coerentemente all’evolversi
delle nuove realtà scientifiche nazionale ed internazionali.
La strategia sposata fin dall’inizio fu quella di intervenire subito
con le dovute modifiche di statuto in modo da garantire all’Istituto
una collocazione istituzionale, funzionale e organizzativa al passo
coi tempi e finalizzata alla ricerca scientifica in modo più ampio
rispetto al passato. Scopo dello Statuto era di diventare uno strumento
di promozione piuttosto che di conservazione, considerando
le proposte formulate in sede dell’Associazione Italiana Allevatori
(A.I.A) con le quali si immaginava un Istituto Spallanzani altamente
specializzato, ma anche fortemente proiettato verso i problemi
del mondo produttivo. Si voleva infatti la zootecnia come beneficiaria
di un adeguato supporto tecnico-scientifico, così come era
avvenuto negli anni dell’affermazione della Fecondazione
Artificiale.
In questi anni si avviò così una sostanziale riorganizzazione
dell’Istituto, voluto dallo scrivente, allora giovane Direttore, e dal
suo Presidente Carlo Venino, sulla base di un nuovo regolamento,
ridisegnato in ragione di una esigenza di flessibilità funzionale e
organizzativa, conformandosi in tal modo, per gli interventi a livello
strategico e strutturale, in una vera e propria rifondazione.
Si decise che a Milano rimanesse solo la sede amministrativa e
che le attività sperimentali e di campo dovessero essere trasferite
dalla sede Centrale in Unità periferiche, distribuite sul territorio
specifiche per ambiti omogenei di competenza.
In questo quadro cominciò un periodo di intensa attività, di
riorganizzazione interna e di sviluppo, avviando una ricerca intelligente
di opportunità, sinergie e progettualità conformi ad un disegno
strategico che risulterà fondamentale sia per lo sviluppo della
ricerca riproduttiva e zootecnica dell’Istituto sia per la sua affermazione
in uno scenario internazionale certamente selettivo, rigoroso
e rispettoso dei contributi scientificamente avanzati.
Sotto il profilo dell’impegno scientifico la strategia fu quella di
tracciare il cammino dell’Istituto all’interno di sistemi produttivi
meno esplorati, con particolare riferimento all’area della riproduzione,
tralasciando di seguire percorsi investigativi già tracciati da
altri Enti di ricerca del Paese. L’attenzione fu rivolta alle tematiche
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iproduttive inerenti la specie ovina, caprina, suina ed equina, che
offrivano vasti spazi di approfondimento conoscitivo, di indagine e
di sperimentazione. Ciò consentì all’Istituto di accrescere i livelli di
operatività scientifica in questi comparti, ed allo stesso tempo di
non sovrapporsi agli sforzi di altri che, nel Paese, si proponevano
analoghi obiettivi all’interno dei sistemo zootecnicamente più forti.
Tuttavia non venne trascurata la specie bovina, ma furono affrontate
solo tematiche di eccellenza che altre strutture scientifiche o produttive,
ancorché avanzate, non erano in grado di affrontare, contribuendo
ad avviare una riaffermazione internazionale del ruolo e
della centralità della ricerca dell’Istituto.
Pur rimanendo la sede amministrativa a Milano, la strategia
organizzativa che fu seguita fu quella di costruire delle Unità periferiche
di ricerca logisticamente raggiungibili dalla metropoli in
tempi brevi, ma operativamente immerse nel contesto agro-zootecnico
delle diverse province limitrofe, rispondendo così anche all’esigenza
di sviluppare con gli Enti locali momenti d’incontro, di
sinergia e di promozione. Si cominciò in tal modo ad operare con
la Provincia di Varese per la creazione di una Unità periferica del
settore ovi-caprino. Furono ristrutturate alcune strutture e allestiti
laboratori dotati di strumentazioni adeguate alle ricerche sulla
riproduzione e allo studio sul metabolismo.
Inoltre l’Istituto coniugò sinergie anche con la Provincia di
Bergamo, collaborando scientificamente con il laboratorio andrologico
del locale Consorzio provinciale per la fecondazione artificiale,
poi trasformatosi in CEZOO S.P.A., fino ad accoglierlo al proprio
interno costituendo la propria Unità periferica di andrologia.
Questa realtà, fortemente orientata verso lo studio seminologico e
la citogenetica, contribuì a rappresentare uno dei punti di forza
dello sviluppo delle attività di ricerca nazionale ed internazionale
dell’Istituto, sia delle crescenti attività di servizio.
Successivamente, d’intesa con l’ARAL, Associazione Regionale
Allevatori della Lombardia, venne approntato a Crema un laboratorio
di Endocrinologia animale dove, soprattutto con metodiche
radioimmunologiche (RIA) e immunoenzimatiche (ELISA), fu
possibile studiare i profili ormonali relativi a quadri fisiologici sperimentali
differenti. L’attività che più si affermò fu quella del servizio
agli allevatori ed in particolare a quelli dei bovini da carne aderenti
al consorzio produttori carni bovine D.O.C. fortemente
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impegnati nel valicare la qualità delle proprie produzioni ottenute
senza impiego di anabolizzanti, volto a garantire il consumatore
oltre che il Consorzio stesso.
Infatti, le analisi svolte dall’allora laboratorio Spallanzani-ARAL
di Crema rappresentarono uno sforzo unico all’interno del sistema
dei produttori dei bovini da carne nel nostro paese. Sempre in provincia
di Cremona, a Rivolta d’Adda, l’Istituto Spallanzani attuò
una strategia prima di compartecipazione, poi di acquisizione ed
infine di potenziamento di un centro pilota un tempo destinato alla
sola produzione suinicola. L’istituto si convenzionò con la
Cooperativa Agricola “La Quercia” e divenne il principale attore del
centro con studi e ricerche sulla fisiopatologia della riproduzione
nella specie suina e sulle tecniche di Fecondazione Artificiale, divenendone
poi compartecipe, assicurandosi strutture e opportunità
logistiche, che contribuiranno a dare l’avvio a Rivolta d’Adda alla
progettazione della più importante unità di ricerca dell’Istituto
Spallanzani. Qui, grazie anche all’intervento finanziario del
Ministero dell’Agricoltura e Foreste, furono realizzate vaste strutture
per accogliere diversi laboratori, biblioteca, aule e uffici.
L’ISTITUTO OGGI
La realizzazione dell’unità periferica di Rivolta d’Adda, che ha
impegnato l’Istituto Spallanzani per diversi anni, è attualmente il
cuore delle attività di ricerca dell’Istituto e il centro operativo per la
riproduzione animale. Per le sue caratteristiche strutturali, funzionali,
operative e di servizio, verso la fine del 1994 anche la direzione
dell’Istituto venne trasferita nell’Unità periferica di rivolta
d’Adda, invece la sede amministrativa con la Presidenza, il
Consiglio di Amministrazione, il Comitato Scientifico, la ragioneria
e la biblioteca rimasero a Milano.
Inoltre dal 1993 venne attivata una sezione staccata dell’Istituto
presso l’Istituto di Zootecnia dell’Università degli Studi di Sassari
con lo scopo di estendere il raggio d’azione delle ricerche sugli ovicaprini
e di valorizzarne le acquisizioni lavorando sperimentalmente
su vasta scala, e per meglio rispondere alla domanda di sperimentazione
e ricerca nella specie equina particolarmente presente
nell’isola. Fondamentale per l’attività di ricerca dell’Istituto fu agli
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inizi il sostegno dell’Università degli Studi di Milano,
dell’Università degli Studi di Sassari e dell’Università degli Studi di
Pisa: enti con cui vennero stipulate convenzioni che ne sancirono la
fratellanza scientifica e didattica.
Oltre che attività di ricerche sperimentali congiunte, queste convenzioni
prevedevano l’organizzazione di seminari e congressi, la
realizzazione di corsi di aggiornamento e formazione in tema di
riproduzione animale e di fecondazione artificiale nelle diverse specie
di interesse zootecnico, la realizzazione congiuntamente alle
Università di stages, corsi di specializzazione e perfezionamento,
corsi di dottorato di ricerca e la promozione di attività dimostrative
e divulgative, gestite dall’Istituto al fine di costruire in prospettiva
servizi di divulgazione tecnico-scientifica nelle diverse realtà istituzionali.
L'istituto ha quindi assunto un ruolo rilevante anche nel
campo della formazione attraverso la realizzazione di corsi con finalità
diverse.
Inoltre, ancora oggi, continua il sodalizio con la Società Italiana
per il Progresso della Zootecnia, denominata anche SIPZOO, fondata
da Bonadonna una decina di anni dopo la fondazione
dell’Istituto Spallanzani. Si garantisce così continuità all’annuale
realizzazione del Simposio Internazionale di Zootecnia, tradizionale
incontro di zootecnici italiani e stranieri, ed per tale occasione
l’Istituto ha istituito il premio “Telesforo Bonadonna”, un premio
in denaro che viene assegnato ai migliori poster presentati valutati
da una giuria internazionale.
Il maggiore interesse scientifico dell’Istituto resta ancora oggi lo
studio della riproduzione e della selezione animale che lo porta a
realizzare in questo settore una cospicua attività scientifica e divulgativa
di alto livello perfettamente in linea con le finalità istituzionali.
Numerose borse di studio per laureati e dottorandi, assegnate
a cittadini di paesi in via di sviluppo, provenienti in particolare dal
Nord Africa e dall’area balcanica, ma anche dall’Asia e dall’America
Latina, vengono attivate presso l'Istituto dal Ministero degli Affari
Esteri, congiuntamente ad altre bandite direttamente dall’Istituto
per cittadini italiani, consentono il potenziamento dei gruppi di
ricerca costituiti con diverse Università italiane e la formazione e
l'avviamento alla ricerca di molti giovani italiani e stranieri in Italia
e all'estero.
Con l'approvazione della legge n°30 del gennaio 1991 e succes-
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sive misure di accompagnamento sulla regolamentazione della
Produzione Animale, l'Istituto acquista istituzionalmente a livello
nazionale ruolo e funzione di pubblica utilità dovendo provvedere
ad effettuare i controlli delle autocertificazioni prodotte dai Centri
di Fecondazione Artificiale e l'accertamento dell'identità delle partite
di materiale seminale. L’Istituto riveste quindi un ruolo istituzionale
in un settore che gli consente di realizzare in parallelo un’attività
di verifica tecnica e di sviluppo scientifico in due importanti
settori: la seminologia e la genetica molecolare applicata.
Un'intensa partecipazione e attività di coordinamento in progetti di
ricerca comunitari rappresenta l'affermazione internazionale di
nuovi filoni di ricerca promossi all'interno dell'Istituto, attraverso il
sostegno alla formazione e l'approntamento di laboratori.
Operativamente l'Istituto si è strutturato in alcune aree scientifiche
che riguardano la Riproduzione, la Selezione e l'Acquacoltura
(Rivolta d'Adda), le Biotecnologie applicate alla qualità delle produzioni
di origine animale (Lodi), le Biotecnologie della
Riproduzione (Porcellasco), la Proteomica avanzata (Milano).
Attualmente si avvale di circa 60 collaboratori fra ricercatori, tecnici,
borsisti italiani e stranieri e del prezioso parternariato con
Università e Centri di Ricerca italiani e stranieri per lo sviluppo sia
delle attività di servizio che di ricerche sulla biologia e tecnica della
riproduzione applicata alla selezione in mammiferi, pesci e insetti
(api), ma anche sulla tipizzazione e caratterizzazione genetica di
specie diverse e sulla tracciabilità degli alimenti di origine animale.
Con il Decreto Legislativo 454/99 L'Istituto Spallanzani afferisce
stabilmente al Consiglio per la Ricerca e la Sperimentazione in
Agricoltura (CRA) quale istituzione di ricerca che svolge attività di
elevato interesse pubblico. Anche il Ministero dell’Istruzione,
dell’Università e della Ricerca (MIUR) ha riconosciuto L’Istituto
Spallanzani come Istituto speciale con Decreto Ministeriale e il
Ministero degli Affari Esteri (MAE) lo considera un riferimento
importante per la formazione nel settore zootecnico veterinario.
LE STRUTTURE
L’Istituto dispone di una Sede centrale a Milano che accoglie la
Presidenza, gli uffici amministrativi e la Direzione Generale
123

dell'Istituto per la gestione e il coordinamento di tutte le attività
tecnico-scientifiche e operative dell'Ente.
Alla sede centrale competono
inoltre le azioni di
Sede Centrale dell’Istituto Spallanzani a Milano.
promozione, progettazione
e sviluppo, e quelle relative
all'organizzazione dei
numerosi eventi congressuali
e alla gestione delle
relazioni internazionali
dell'Istituto.
A Rivolta d’Adda
(Cremona) hanno sede i
Laboratori dedicati agli
studi sulla Riproduzione e
Selezione di specie zootecniche
terrestri ed acquatiche,
che constano di circa
2500 mq di laboratori, 1200 mq di unità sperimentali per l'acquacoltura,
di una sala operatoria veterinaria e di consistenti stabulari
per suini e piccoli ruminanti.
Struttura laboratoristica di Rivolta d’Adda (Cremona).
124

Ingresso del Laboratorio di Rivolta d’Adda (Cremona). A Lodi invece,
presso la sede del
Parco Tecnologico
Padano sono stati
attrezzati circa 500
mq di laboratori per
lo studio della qualità
e della tracciabilità
dei prodotti di origine
animale.
Il Laboratorio di
Tecnologie della Riproduzione
di Cremona
(Porcellasco)
del CIZ, che si occupa
di biotecnologie
avanzate della riproduzione
è oggi totalmente
inserito nell'attività di ricerca dell’Istituto che vi opera con
propri ricercatori e tecnici.
Il Parco Tecnologico Padano, Località “Cascina Codazza” a Lodi.
125

L’ATTIVITÀ
Diverse sono le attività che concretizzano gli interessi
dell’Istituto: ricerca e servizi, formazione, coordinamento di progetti,
organizzazione di eventi e progettazione.
L’ambito della ricerca e dei servizi interessa argomenti quali il
controllo ufficiale del seme, la riproduzione, la genetica, le produzioni
zootecniche, l’acquacoltura, le biotecnologie e i modelli animali.
IL CONTROLLO UFFICIALE DEL SEME
Il controllo ufficiale del seme rappresenta un sostanziale contributo
che l'Istituto fornisce alla selezione in Italia, garantendo che
l'autocertificazione della qualità del materiale seminale prodotta dai
centri di produzione seme sia corretta (Verifica della Corretta
Autocerticazione – VCA) e che il materiale seminale contenuto
nella paillette sia proprio del riproduttore indicato sulla stessa
(Verifica della Corretta Identificazione – VCI).
Il Controllo Ufficiale del Seme.
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Procedura di digitalizzazione in successione
di un campo microscopico al fine di ottenere
una serie di immagini digitalizzate per
l’individuazione di singoli spermatozoi e per
valutarne le caratteristiche del movimento.
L'attività del Controllo Ufficiale del Seme viene svolta mediante
l'utilizzo di termociclatori per l'amplificazione del DNA e di
sequenziatori per la successiva valutazione dei frammenti amplificati.
Al termine della corsa elettroforetica i dati acquisiti dal sequenziatore,
mediante l'utilizzo di softwares dedicati, permettono la
ricostruzione del gel e la successiva valutazione dei genotipi. La
Verifica della Corretta Autocerticazione (VCA) viene eseguita nel
Laboratorio di Seminologia sulle partite di seme congelato distribuite
in Italia (di produzione nazionale o di importazione) utilizzando
un campione riguardante almeno il 10% di tali partite.
I risultati sul Numero di Spermi Mobili dopo lo scongelamento
ottenuti dall'Istituto, vengono confrontati con l'autocertificazione
prodotta dal Centro; in caso di mancata concordanza fra i dati,
viene ripetuta l'analisi su un secondo campione di seme appartenente
alla stessa partita. Se viene confermata la discordanza fra i
dati, la partita viene definita A.E. (Autocertificazione Errata) ed il
Centro deve modificare l'autocertificazione. Per calcolare il
Numero di Spermi Mobili dopo lo scongelamento del seme è necessario
analizzare la motilità o la concentrazione.
Per la valutazione della motilità vengono utilizzati gli analizzatori
automatici d'immagine (sistemi CASA) che prevedono l'acquisizione
di immagini tramite generatori di segnali analogici (telecamera
o videoregistratori) convertiti in segnali digitali da un apposito
convertitore (ADC).
Ogni campo microscopico
viene digitalizzato varie volte
in successione, consentendo
di ottenere una serie di
immagini digitalizzate dalla
cui analisi lo strumento è in
grado di individuare ogni
singolo spermatozoo e di
valutarne le caratteristiche
del movimento.
Le metodologie utilizzate
per la determinazione della
concentrazione prevedono
l'uso di camere contaglobuli
e di contatori elettronici di
127

particelle tramite i quali è possibile ottenere un'ottima attendibilità
nel conteggio degli spermatozoi.
La Verifica della Corretta Identificazione (VCI) viene eseguita
presso il Laboratorio di Genetica Molecolare e tale attività rappresenta
il primo esempio in Italia di tracciabilità genetica a supporto
della tracciabilità ordinaria. L'attività analitica prevede l'estrazione
del DNA per poter successivamente eseguire l'analisi dei frammenti
di DNA (microsatelliti).
Il DNA del campione in esame viene confrontato con quello
ottenuto del materiale di riferimento del riproduttore. Nel caso di
mancata concordanza fra i due profili, viene ripetuta l'analisi su un
secondo campione di seme appartenente alla stessa partita. Se viene
confermata la discrepanza fra il DNA di riferimento e il DNA del
campione di seme, la partita viene definita I.E. (Identificazione
Errata) e deve essere distrutta dal Centro.
Scorcio di laboratorio con l’attrezzatura per applicare la metodica della PCR.
128

Tecnica di Microscopia a fluorescenza per determinare la funzionalità acrosomale.
RIPRODUZIONE
Le Tematiche inerenti la Riproduzione abbracciano principalmente
le seguenti tematiche: Seminologia, Embriologia, Citometria
e Citogenetica.
La crioconservazione del seme rappresenta il presupposto fondamentale
per il suo utilizzo operativo in inseminazione strumentale; per
quelle specie in cui esiste una notevole variabilità nella capacità di resistenza
allo shock da raffreddamento, il laboratorio di seminologia ha
messo a punto protocolli di valutazione dei riproduttori che consentano
di predire la loro utilizzabilità quali produttori di seme congelato.
Questi protocolli, oltre a valutazioni andrologiche (fisiopatologiche
e cariologiche) dei soggetti testati, si avvalgono di una serie di test
funzionali sugli spermatozoi che permettono di monitorare adeguatamente
lo stato nemaspermatico prima e dopo il congelamento. In
questo modo è possibile estendere la conoscenza dello stato degli
spermatozoi a più contesti funzionali, quali lo stato citomorfologico,
lo stato delle membrane plasmatiche e lo stato della cromatina, per le
cui valutazioni vengono utilizzati strumenti molto sofisticati.
L'Istituto è attivo in questo settore per i bovini, suini, caprini,
bufali, api e pesci (salmoni, trote, spigole, orate, storioni).
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Analisi dello stato citomorfologico dello spermatozoo tramite la
Microscopia differenziale-inferenziale.
Il laboratorio di Embriologia si occupa dello studio del livello
di fertilità di un toro e della produzione di embrioni a sesso
predefinito ed è pertanto strettamente collegato ai laboratori di
seminologia e di citometria. Sono operativi protocolli di ricerca
sulle tecniche di microiniezioni di spermatozoi direttamente
Micromanipolatore per eseguire
microiniezioni di spermatozoi
direttamente nell’oocita (ICSI).
nell'oocita (ICSI). A differenza
della specie umana,
nella quale la tecnica della
ICSI viene applicata con
grande successo, nel bovino
vi sono ancora notevoli
difficoltà. La messa a
punto di tale tecnica in
questa specie risulta però
di grande interesse, in
quanto consente di utilizzare
seme con caratteristiche
di motilità e di concentrazione
gravemente
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compromesse, quali possono verificarsi in seguito alla procedura
di sorting attraverso il citofluorimetro.
Il settore della Citometria ha come finalità lo studio di alcuni
parametri qualitativi del seme, da un punto di vista quantitativo.
I protocolli analitici consentono di eseguire una completa
serie di valutazioni riguardanti la vitalità degli spermatozoi
(stato della membrana citoplasmatica e stato dell'acrosoma),
nonché il loro sesso (dosaggio del DNA).
L'Istituto Spallanzani, con i propri studi sulla preselezione
dei sessi, ha messo a punto e brevettato una metodica per il sessaggio
del materiale seminale bovino congelato ed il suo successivo
utilizzo per la produzione di embrioni a sesso predefinito
(Brevetto Nazionale del 14 Gennaio 2000, Brevetto
Internazionale pendente dell'11 Gennaio 2001).
Colorazione di spermatozoi con particolari fluorocromi in modo tale che,
tramite microscopia a fluorescenza e citometria, appaiano di colore differente a
seconda che siano vivi (verdi) o morti (rossi).
131

La principale attività dell'Istituto nel campo della
Citogenetica è costituita dalla valutazione andrologica dei giovani
torelli presenti presso Centri Genetici.
Lo scopo di queste analisi è quello di evitare la trasmissione
di anomalie cromosomiche quando questi riproduttori entrano
in attività.
I metodi della Citogenetica clinica sono tuttora validi nella
diagnosi di patologie cromosomiche di animali di rilevanza
zootecnica e riproduttiva, quali la traslocazione 1/29 e la
Sindrome di Klinefelter, più volte evidenziate dall'Istituto.
Immagine ottenuta tramite l’utilizzo di apparecchiature semi-automatiche
per la valutazione andrologica dei giovani torelli.
L'attività dell'Istituto prevede inoltre la possibilità di analizzare
e crioconservare il seme non solo presso la stazione sperimentale
dell'Istituto, ma anche in altre locazioni. Proprio per
consentire ciò, è stata allestita un'unità mobile completamente
attrezzata per l'analisi del seme e la sua crioconservazione.
Essa ha operato in diversi contesti per le esigenze sperimentali
riguardanti diverse specie: pesci, equini, api.
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Il laboratorio Mobile fornito di una dotazione laboratoristica completa.
GENETICA
Relativamente alla Genetica Molecolare, l’Istituto è attivo
anche in studi riguardanti la variabilità genetica, la rilevazione di
specifici geni e la quantificazione dei loro livelli di espressione da
Ricostruzione del gel e la successiva
valutazione dei genotipi mediante l’uso
di softwares dedicati.
differenti matrici biologiche.
Ai fini selettivi, il
monitoraggio della variabilità
genetica è uno strumento
per ottimizzare la
gestione dei riproduttori.
Tramite l'analisi di marcatori
genetici è possibile disporre
di loci polimorfici
(poliallelici) per misurare e
controllare la variabilità del
genoma nel suo insieme. Le
informazioni fornite dai
marcatori possono essere
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Mappa bidimensionale di muscolo bovino.
utilizzate, oltre che come criteri di pre-selezione, per stimare la
parentela fra i soggetti analizzati.
Obbiettivo della Proteomica è invece lo studio dell'espressione
delle proteine in diversi
tessuti e liquidi biologici,
principalmente il latte, la
carne, il plasma e anche
organi vitali quale fegato,
rene e cuore di varie specie
animali. L'Istituto ha in
corso ricerche che sono
effettuate principalmente
attraverso tecniche di elettroforesi
bidimensionale,
che basa i suoi principi su
una separazione ortogonale
delle proteine ed inoltre
studia le modificazioni post
traduzione con tecniche
fluorescenti. Principalmente
l’attenzione è concentrata sulla Proteomica della carne, utilizzata
come strumento di indagine sulla qualità e sullo studio di nuovi
marcatori di patologie di interesse veterinario come modelli animali
per la salute umana.
E’ stato quindi allestito a tali scopi un Laboratorio di
Proteomica, utilizzato anche come laboratorio di esercitazione per
il Corso di Laurea in Biotecnologie Farmaceutiche (Analisi dei
Farmaci) e come Centro di riferimento per il Master di
Bioinformatica di Siena. Inoltre si tratta di un laboratorio federato
IHUPO (Italian Human Proteome Organization) e sede del Tutor
del Dottorato di Proteomica Clinica.
Inoltre rappresenta il laboratorio di riferimento per diversi gruppi,
quali il Dipartimento di Medicina Sperimentale dell’Università
di Verona, il Dipartimento di Scienze Fisiologiche dell’Università di
Catania, il DIPAV nella Sezione di Diagnostica Sperimentale e di
Laboratorio dell’Università di Milano, l’IZS nel Centro di
Referenza di Benessere Animale, l’ICRM – CNR di Milano, il
DISTAM nella Sezione di Microbiologia Agraria, Alimentare ed
Ecologica dell’Università di Milano e il Dipartimento di Pediatria
134

dell’Ospedale San Paolo dell’ Università di Milano.
Relativamente al Polimorfismi, il primo approccio risolutivo per
Sistema di elaborazione di immagini
per elettroforesi.
lo studio delle proteine è di
tipo biochimico. In particolare
vengono analizzate le
caseine del latte, data la marcata
relazione esistente tra
alcune varianti genetiche,
l'attitudine tecnologica dei
latti ed il loro impiego alimentare.Tecniche
elettroforetiche
classiche, quali il
focusing isoelettrico e SDS-
PAGE, permettono di caratterizzare
le proteine sulla
base delle loro caratteristiche fisico-chimiche. Impiegando l'elettroforesi
capillare (CE) è possibile minimizzare i numerosi fattori di
variabilità che possono falsare i risultati dell'analisi, garantendo
un'elevata sensibilità e risoluzione, utilizzando piccole quantità di
solvente e campione.
L'applicazione della cromatografia liquida ad alte prestazioni
(HPLC) per l'analisi proteica permette di ottenere una buona separazione
delle frazioni proteiche e la loro caratterizzazione sia su base
qualitativa che quantitativa. Questa tecnica è utilizzata principalmente
per lo studio delle frazioni proteiche del latte e dei processi
proteolitici. Viene inoltre impiegata nell'analisi di altri costituenti
minori del latte, quali le vitamine. La cromatografia liquida in fase
inversa (RP-HPLC) permette la separazione delle diverse frazioni
caseiniche e l'identificazione
delle varianti fenotopiche
che caratterizzano i latti
influenzandone le proprietà
tecnologiche.
Il principale settore di
investigazione dell'Istituto è
stato quello del latte caprino,
ma sono attivi progetti
anche sul latte bovino e
bufalino.
Estrazione di DNA dal latte
135

PRODUZIONI ZOOTECNICHE
Un’altra area di interesse dell’Istituto è quella rappresentata dalle
Produzioni Zootecniche.
Bovine al pascolo.
Per la qualità del latte, condiderata la complessità dei geni che
presiedono la sintesi proteica nel latte e che determinano le caratteristiche
organolettiche e di attitudine alla trasformazione, risulta
Latte e formaggio da cui viene
estratto DNA.
essenziale conoscere la biodiversità
individuale e quella
esistente fra razze, per poter
ottenere una materia prima
che possa essere qualificata
ed indirizzata all'ottenimento
di uno specifico prodotto
finale.
Attualmente sono in fase
di ottimizzazione le tecniche
basate sull'amplificazione
specie-specifica del DNA di
diversa natura per l'identifi-
136

cazione della specie da cui proviene il latte utilizzato nell'industria
casearia. In questo modo si può verificare la presenza d'adulterazioni
nei prodotti caseari commerciali.
Oltre alla ricerca sulla qualità del latte, un’ulteriore area di interesse
è quella di costruire un "indice di qualità" della carne, che
consenta al produttore e al consumatore di poter disporre di informazioni
sulle caratteristiche qualitative del prodotto, che viene
commercializzato e acquistato, garantendone la tracciabilità attraverso
la validazione di nuove metodologie per la certificazione dell'origine.
L'Istituto si occupa dell'individuazione e identificazione analitica
sia dei marker per la definizione della qualità e delle caratteristiche
nutrizionali e nutracemiche delle carni e del latte, sia dei parametri
in grado di mettere in relazione il prodotto con il territorio di
produzione.
ACQUACOLTURA
L’Istituto si occupa anche di Acquacoltura, concentrando le
ricerche nei seguenti ambiti: Avanotteria Sperimentale, Gestione
dei Riproduttori, Stazioni di performance e Test di Paternità e
Maternità.
L'avanotteria sperimentale dell'Istituto è organizzata in un
settore di allevamento di fito e zooplancton, in una sezione di
Tecnica di lettura di microchips.
schiusa per salmonidi ed in
una serie di 210 piccole
vasche di schiusa e di svezzamento
per specie marine.
Le piccole vasche consentono
di allevare separatamente
la progenie di singole
coppie di riproduttori, fino
alla taglia in cui è possibile
marcare individualmente i
giovani pesci. L'Istituto ha
in corso progetti di ricerca
internazionale sull'uso dell'avannotteria ai fini di realizzare schemi
di selezione nelle principali specie marine.
137

Impianti di Acquacoltura.
Presso l'impianto sperimentale
di acquacoltura
vengono gestiti stock di
riproduttori di differenti
specie, in una serie di 6
vasche di 5 metri cubi l'una,
inserite in due impianti a
circuito chiuso.
La gametogenesi viene
gestita tramite fotoperiodo
artificiale e termostatazione
dell'acqua. Il materiale seminale
viene congelato tramite una tecnologia brevettata.
Vengono eseguite procedure di fecondazione artificiale sia per
produrre progenie che per
valutare il livello di fertilità
dei riproduttori e/o di partite
di seme congelato.
La sezione riguardante la
stazione di Performance si
Vasche per avannotteria.
Vasche per i riproduttori.
occupa dell'allevamento
degli animali e consta di 18
vasche da 5 metri cubi l'una,
inserite in quattro impianti a
circuito chiuso. Questi sono
termostatati e monitorati
per diversi parametri che garantiscono l'omogeneità ambientale. Il
Performance test, infatti, si basa su misurazioni effettuate con metodiche
standard su animali
allevati nelle medesime condizioni
ambientali.
Inoltre in questa sezione
vengono eseguiti sia la fase
di allevamento e misurazioni
sulle progenie dei riproduttori
da testare tramite
Progeny test sia il confronto
fra linee.
E' stata pure sviluppata la
138

Schema genomico dello Sparus Aurata.
tecnologia genetica (microsatelliti)
ed informatica
necessaria per caratterizzare
geneticamente i riproduttori
e la loro discendenza. In
questo modo è possibile
individuare i genitori degli
animali inseriti in programmi
di Progeny test così come
misurare il livello di variabilità
genetica di una popolazione
di riproduttori.
BIOTECNOLOGIE E MODELLI ANIMALI
Per quanto concerne invece le Biotecnologie e i Modelli
Animali, gli studi si sono concentrati essenzialmente sulle cellule
staminali e sul trasferimento nucleare. Infatti negli ultimi anni
l'Istituto Spallanzani ha iniziato a partecipare, con suo personale
scientifico o mediante convenzioni con enti e/o ricercatori attivi in
questo settore, come il Laboratorio di Tecnologie della
Riproduzione di Cremona, all'attività di importanti gruppi di ricerca
che si propongono di utilizzare modelli animali per lo studio di
approcci terapeutici applicabili successivamente in medicina
umana. Un settore molto promettente sembra essere quello che studia
la possibilità di utilizzare cellule staminali animali di origine
embrionale per valutarne le caratteristiche di moltiplicazione e di
differenziamento in vitro e di integrazione tissutale in vivo dopo
reinoculazione o reimpianto nell'animale donatore. Il suino è la
specie utilizzata come modello.
In questi ambiti di ricerca l'Istituto Spallanzani dispone di
laboratori e know how in grado di: - derivare colture di cellule
staminali animali di origine embrionale sia da embrioni ottenuti
con la fecondazione, che mediante trasferimento di nucleo
(autologhe); - studiare il loro comportamento in vitro, la loro
capacità di moltiplicazione nel tempo (population doublings) e
caratterizzarle con marker molecolari; - mettere a punto protocolli
per indurre il differenziamento in vitro verso cellule specializzate.
139

Tecnologia di trasferimento nucleare.
La tecnica del trasferimento
nucleare consente inoltre la
produzione di cloni, utili
soprattutto per la duplicazione
di animali transgenici d'interesse
per l'industria farmaceutica.
Nel corso del 2002
l'Istituto Spallanzani ha attivato
una convenzione, di
mutua esclusività, con il
Laboratorio di Tecnologie della Riproduzione (LTR), sito a
Porcellasco (Cremona), per l'attività di ricerca in questo settore.
Il LTR è internazionalmente conosciuto per i suoi importanti
risultati, in particolare per la produzione di cloni bovini sia maschili
che femminili, nonché per la nascita del primo clone di cavalla al
mondo, avvenuta nel 2003.
Questa collaborazione ha
portato alla formulazione di
importanti progetti di ricerca
in questo settore, in particolare
sulla sicurezza dei prodotti
latte e carne ottenibili
da animali clonati e/o dai
loro figli e sullo studio del
differenziamento cellulare
negli embrioni prodotti,
Trasferimento di nucleo in un ovocita bovino.
mediante trasferimento nucleare e previsione del rischio di invecchiamento
precoce associato all'analisi dei telomeri.
ATTIVITÀ FORMATIVA
L’Istituto Spallanzani si occupa con incessante impegno di fornire
e organizzare corsi di formazione in vari settori, come il Corso
Avanzato in “Genomica e Proteomica”, il Corso per: “Ricercatori
Esperti in Biotecnologie Avanzate per il Controllo dei Processi e dei
Prodotti di Origine Animale (Resba)”, il Corso di formazione a
distanza nel campo dell’agricoltura, il Corso: “Attivatore dello
Sviluppo nelle Aree Montane sulla Base dell’integrazione tra
140

Mondo della Ricerca, Mondo Produttivo e Gestione Pubblica”,il
Corso di Aggiornamento sulle Biotecnologie dei Docenti dell’Itis
“Volta”, il Corso Teorico-Pratico di Proteomica: Scuola Estiva di
Proteomica “From 2d To Maldi-Tof”, il Corso di Formazione per
Allevatori: “Valorizzazione e Caratterizzazione dei Prodotti
Lattiero-Caseari Caprini attraverso la Valutazione del Legame tra Il
Pascolo, la Tipicità e la Qualità del Latte e dei Formaggi”, la II°
Scuola Estiva Avanzata Di Proteomica "From 2d To Ms" e il Corso
Teorico Pratico Di Proteomica.
EVENTI ORGANIZZATI
Risale all’anno 1948 l’organizzazione da parte dell’Istituto del
primo Congresso Internazionale di Fisiopatologia della
Riproduzione Animale e di Fecondazione Artificiale, che si svolse a
Milano e che rappresentò l’inizio di una lunga serie di eventi di
grande successo a livello nazionale ed internazionale.Da allora
l’Istituto si occupa attivamente della promozione ed organizzazione
di numerose manifestazioni riguardanti tematiche di grande interesse
scientifico ed ha al suo attivo l’organizzazione di oltre 40
Simposi Internazionali di Zootecnia, nonché di circa un centinaio
di incontri quali seminari, workshop, congressi.
PARTERNARIATO E NETWORK SCIENTIFICO
L'Istituto Spallanzani e l'Associazione Italiana Allevatori hanno
costituto il Consorzio di Ricerca e Sperimentazione degli Allevatori
(CRSA), che costituisce uno strumento di coordinamento operativo
e di programmazione progettuale per le attività di ricerca e sviluppo
nel settore della riproduzione e selezione animale.
L’Istituto Spallanzani ha pure costituto con il Parco Tecnologico
Padano il laboratorio IDRA-lab (Improvement of Desease
Resistence of Animals- Laboratories), la cui missione è quella di
generare conoscenza per mettere a punto interventi genetico-molecolari
in grado di aumentare, nelle popolazioni zootecniche italiane,
la resistenza a contrarre specifiche malattie o classi di esse.
L’intervento consiste essenzialmente nell’applicazione della genetica
141

quantitativa molecolare che
consente di ottenere generazioni
di animali migliorati
per resistenza alle malattie
attraverso lo sviluppo di
adatti schemi riproduttivi e
di programmi di selezione.
L'Istituto inoltre ha
un'intensa vita di relazione
scientifica ed istituzionale.
In alcuni casi questi rapporti
esterni sono stabili
nel tempo e costituiscono
un vero e proprio parternariato
per la formulazione e realizzazione di progetti in diversi
campi. Attualmente l'Istituto ha attivi rapporti stabili di parternariato
con diversi enti.
In Italia con l’Istituto Sperimentale per la Zootecnia, e con il
Laboratorio Centrale di Idrobiologia, con l’Istituto Sperimentale
Lattiero Caseario CRA, con l’Università degli Studi di Milano,
con l’Università Bicocca di Milano, con l’Università di Sassari,
con l’Istituto Zooprofilattico Sperimentale della Lombardia e
dell'Emilia Romagna, con l’Istituto Zooprofilattico Sperimentale
della Sardegna, con la Società per il Progresso della Zootecnia,
con l’Associazione Regionale Allevatori della Lombardia e con.
All’estero invece con l’Università del Wisconsin (Madison,
USA), con l’Accademia di Agricoltura di Cracovia (Polonia), con
l’Università di Banja Luka in Bosnia ed Erzegovina, con l’ Israel
Oceanographic and Limnologic Research ad Haifa (Israele) e con
l’Akvaforsk Generic Center AS a Sunndalsora (Norvegia).
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