I Laboratori di Ricerca sono strutture per la ricerca traslazionale dotate di tecnologie avanzate, in grado di assecondare le attività scientifiche svolte presso l'Ospedale Pediatrico Bambino Gesù, finalizzandole prioritariamente allo studio delle basi biologiche delle malattie e alla loro terapia. Gli obiettivi generali a cui contribuiscono si riassumono nei seguenti punti:

• migliorare la comprensione dell'eziopatogenesi delle malattie pediatriche, contribuendo all'identificazione di strategie diagnostiche, terapeutiche, di presa in carico e preventive;

• essere un punto di riferimento nel bacino del Mediterraneo e in Europa, collocandosi ai primi posti tra i poli pediatrici di eccellenza a livello internazionale;

• contribuire al processo di trasformazione, modernizzazione e internazionalizzazione in atto nei settori della ricerca traslazionale della Regione Lazio;

• favorire l'interazione tra i ricercatori e la componente clinica dell'Ospedale, per la produzione di risultati scientifici di largo impatto e di rapido trasferimento al letto del paziente (traslazionalità).

Parte consistente del parco tecnologico dei laboratori è composto da apparecchiature di ultima generazione, dedicate prioritariamente alle ricerche nell'ambito della biologia molecolare e cellulare. 

Una quota significativa di risorse viene destinata all'acquisizione di piattaforme informatiche per il processamento e l'elaborazione dei dati e per favorire la comunicazione e l'interscambio informativo all'interno dei diversi network scientifici. Il modello organizzativo dei Laboratori di Ricerca prevede spazi dedicati per ciascuna unità di ricerca muniti di dotazioni tecnologiche specifiche e piattaforme di core facilities comuni con dotazioni tecnologiche condivise tra le diverse unità di ricerca.

Parco tecnologico

Citofluorimetria

• 4 citofluorimetri per l'analisi simultanea fino a 20 parametri ad elevata sensibilità e risoluzione per l'analisi di popolazioni cellulari estremamente piccole (microvescicole ed esosomi).

• 2 citofluorimetri sorter per l'analisi simultanea fino a 20 parametri, in grado di discriminare e separare particelle di dimensione sub-micronica.

Cromatografia e Spettrometria di massa

• Sistema UHPLC/MS a singolo quadrupolo per analisi high-throughput qualitativa e quantitativa di molecole bersaglio in miscele complesse, screening di composti specifici e conferma di pesi molecolari di analiti di interesse.

• Sistema GC/MS-SPME, per l'analisi metabolomica di matrici complesse.

• Due piattaforme UHPLC/MS/MS QTRAP/LIT, per analisi quantitativa e qualitativa ad elevata sensibilità lineare, dedicate ad indagini metabolomiche e lipidomiche.

• Una piattaforma nano-LC/MS/MS TTOF e una piattaforma micro-LC/MS/MS QTRAP/LIT, per esplorazioni qualitative, profiling veloce di specifici analiti di interesse e workflow quantitativi ad elevata risoluzione per applicazioni di metabolomica e proteomica.

• Una piattaforma di spettrometria di massa ad architettura tribida (quadrupolo, trappola ionica e OrbitrapTM) e corredata di nano-LC, con tecnologie di frammentazione multipla (CID, HCD, ETD e EThCD), per analisi di in-depth discovery, per la caratterizzazione delle fasi di biosintesi proteica post translazionale e per la comprensione qualitativa e quantitativa di flussi e processi molecolari.

Genomica e citogenetica

• Nuovi sistemi per l'analisi fast real time qPCR, corredati di tecnologia array per le analisi di high-throughput gene expression, miRNA e genotyping.

• Nuove tecnologie di sequenziamento Sanger (fino a 24 capillari), con standardizzazione e normalizzazione in-lane dei risultanti, associati a sistemi di valutazione real-time della qualità dei dati.

• Nuova tecnologie per la preparazione e l'analisi di high-throughput single cell gene expression, rilevamento di eterogeneità genomica evoluzione clonale, profilazione dei trascritti di linfociti, meccanismi regolatori e eterogeneicità epigenetica (Assay for Transposase-Accessible Chromatin), librerie per il sequenziamento esomico e genome-wide scale.

• Sistemi di Next Generation Sequencing per lo studio e l'analisi dell'esoma, del trascrittoma e dell'intero genoma umano, nonché per applicazioni di metagenomica.

• Cutting-edge microarray scanner ad elevata risoluzione per SNP genotyping, analisi delle varianti strutturali, studi di genome-wide association (GWAS), analisi quantitativa dei siti di metilazione all'interno del genoma umano.

• Piattaforma di microscopia digitale per analisi del cariotipo mediante tecniche consolidate quali FISH, CGH, M-FISH, SKY FISH e ricerca automatica di metafasi.

• Piattaforma Illumina NovaSeq 6000 per l'esecuzione di analisi genome-wide:

• in ambito diagnostico, in particolare per la diagnosi molecolare di pazienti orfani di diagnosi, e per il miglioramento della presa in carico dei pazienti e la predizione della risposta ai farmaci;

• in ambito di ricerca, negli studi sulla rilevanza funzionale e clinica delle mutazioni che colpiscono regioni non codificanti del genoma umano, per l'individuazione di nuovi geni-malattia e per il riconoscimento di nuovi meccanismi molecolari alla base delle malattie genetiche.

Microscopia tradizionale e confocale

• Automazione delle attività di processamento dei tessuti e della preparazione immunoistochimica e immunofluorescenza tissutale. 

• Sistema per la microdissezione laser per isolare aree di tessuto, singole cellule, strutture subcellulari, come i cromosomi, impiegato per la selezione di campioni per studi di genomica, trascrittomica, proteomica e metabolomica, nonché per l'indagine di colture cellulare in vivo.

• Piattaforma di microscopia per le indagini cellulari, con tecnologia per live-cell imaging e software per l'analisi qualitativa e quantitativa di immagini.

• Piattaforma digitale per la scansione e l'archiviazione automatica ad elevata capacità di vetrini istologici, in campo chiaro e fluorescenza.

• Sistema integrato di citometria e cell imaging a campo chiaro e fluorescenza per tracking di crescita di popolazione cellulare in aderenza; conta cellulare in sospensione; analisi morfologica e monitoraggio crescita di embroidi, colonie, sferoidi, guarigione ferite, analisi cellulare post transfezione/trasduzione; monitoraggio riprogrammazione iPSC (doppiamento fiblobasti, conta colonie e formazione embrodi, immunostaining per differenziazione); analisi morfologica e morfometrica di modelli 3D anche per piccoli animali; differenziazione popolazioni cellulari e co-colture; chemotassi; migrazione e invasione in 2D e 3D; analisi citotossicità senza impiego di radioattivi; analisi vitalità cellulare, internalizzazione e fagocitosi, apoptosi, secrezione cellulare.

• Sistema per applicazioni di high-content screening (tecnologia confocale spinning-disk, a trasmissione e a fluorescenza), per acquisizioni in 2D e 3D per assay di cellule fissate e vive, di sferoidi e organoidi, di co-colture per analisi interazioni proteina-proteina e cambiamenti conformazionali, fingerprinting fenotipico, e di live-imaging anche di piccoli animali.

• Due stazioni di microscopia confocale (FCS, FCCS, FLIM e FLCS), di cui una dotata anche di laser bianco e corredata di piattaforma per live-cell imaging, in grado di indagare qualitativamente e quantitativamente dinamiche e interazioni di singole molecole all'interno di sistemi cellulari complessi.

I laboratori Polo di Ricerca di S. Paolo occupano una superficie di 5.000 mq, disposti su quattro livelli. Ad essi si aggiunge il polo dell'area di infettivologia pediatrica ospitato presso l'Università degli Studi di Roma "Tor Vergata". Dei laboratori fanno parte anche la Biobanca e l'Officina Farmaceutica.