Modeling the human bone marrow niche in mice: From host bone marrow engraftment to bioengineering approaches

Xenotransplantation of patient-derived samples in mouse models has been instrumental in depicting the role of hematopoietic stem and progenitor cells in the establishment as well as progression of hematological malignancies. The foundations for this field of research have been based on the development of immunodeficient mouse models, which provide normal and malignant human hematopoietic cells with a supportive microenvironment. Immunosuppressed and genetically modified mice expressing human growth factors were key milestones in patient-derived xenograft (PDX) models, highlighting the importance of developing humanized microenvironments. The latest major improvement has been the use of human bone marrow (BM) niche-forming cells to generate human-mouse chimeric BM tissues in PDXs, which can shed light on the interactions between human stroma and hematopoietic cells. Here, we summarize the methods used for human hematopoietic cell xenotransplantation and their milestones and review the latest approaches in generating humanized BM tissues in mice to study human normal and malignant hematopoiesis

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

Bioengineering of Humanized Bone Marrow Microenvironments in Mouse and Their Visualization by Live Imaging

Human hematopoietic stem cells (HSCs) reside in the bone marrow (BM) niche, an intricate, multifactorial network of components producing cytokines, growth factors, and extracellular matrix. The ability of HSCs to remain quiescent, self-renew or differentiate, and acquire mutations and become malignant depends upon the complex interactions they establish with different stromal components. To observe the crosstalk between human HSCs and the human BM niche in physiological and pathological conditions, we designed a protocol to ectopically model and image a humanized BM niche in immunodeficient mice. We show that the use of different cellular components allows for the formation of humanized structures and the opportunity to sustain long-term human hematopoietic engraftment. Using two-photon microscopy, we can live-image these structures in situ at the single-cell resolution, providing a powerful new tool for the functional characterization of the human BM microenvironment and its role in regulating normal and malignant hematopoiesis

CARMA1 is a novel regulator of T-ALL disease and leukemic cell migration to the CNS

No abstract available

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

Geometria e modellazione di un sistema di retro-scorrimenti attivosulla base di dati di geofisica marina ad alta risoluzione:la Dorsale di Amendolara (Golfo di Taranto).

Nuovi dati sismici ad alta (Sparker) ed altissima (Subbottm Chirp) risoluzione, acquisiti durante la Campagna Oceanografica “Teatioca_2010”, integrati da dati sismici multicanale ad alta penetrazione, pubblici disponibili sul sito www.videpi.com, calibrati con pozzi profondi, batimetrici multifascio e carotaggi, rivelano che la dorsale di Amendolara, estensione sottomarina della zona frontale del sistema a thrust dell’Appennino meridionale, è stata controllata nel Quaternario da un sistema di retro-scorrimenti e faglie transpressive (ATFS) che dislocano verso SW la catena mio-pliocenica NE-vergente. Il pacco di sequenze deposizionali attribuito, sulla base della facies sismica e della presenza di discordanze controllate dalle oscillazioni glacio-eustatiche, al Pleistocene medio-superiore risulta piegato in maniera consistente con le strutture desumibili dai profili multicanale. I dati morfometrici e sismici documentano che la dorsale, orientata NW-SE, è formata da 3 banchi lunghi ~10-20 km, cresciuti sopra rampe di sovrascorrimenti ciechi (~2 km) disposti en-echelon a formare un sistema segmentato. Sono stati individuati e modellati i segmenti di Amendolara a NW e Cariati a SE, collegati da una più piccola rampa laterale (segmento di Rossano). La modellazione numerica calibrata sui dati batimetrici e sismici indica che le rampe hanno inclinazione di ~45° e sono radicate a ~10 km di profondità a possibili scollamenti o strutture maggiori. I tassi di scorrimento negli ultimi 4-500 ka, calcolati per i segmenti sulla base degli strati di crescita nei bacini sin tettonici variano da 0.5-0-9 mm/a per il segmento di Amendolara a 0.35-0.5 mm/a per quello di Cariati. L’ATFS coincide con una fascia di moderata sismicità (Mw<4.7) con meccanismi focali inversi o transpressivi. L’orientazione degli assi di strain incrementale (sismico) e finito (geologico, come documentano i dati a terra) suggerisce per i segmenti dell’ATFS un movimento da inverso a obliquo sinistro. In base alla dimensione dei segmenti di faglia, nell’ipotesi di deformazione puramente elastica, si stima una magnitudo potenziale massima per l’ATFS di M~6.1-6.4, ma è verosimile che buona parte della deformazione sia asismica o microsismica. L’epicentro macrosismico del terremoto del 1988 (Mw=4.9) ricade su un tratto del segmento di Cariati che mostra rotture a fondo mare e possibile risalita di fluidi localizzata lungo strutture attive. La crescita dell’ATFS è stata verosimilmente controllata da un interfaccia meccanica tra la spessa crosta apula e la crosta ionica assottigliata o in parte oceanica, quando in tempi recenti la convergenza Adria-Europa ha prevalso sull’arretramento della cerniera della subduzione ionica

Control and Guidance of Low-Cost Robots via Gesture Perception for Monitoring Activities in the Home

This paper describes the development of a low-cost mini-robot that is controlled by visual gestures. The prototype allows a person with disabilities to perform visual inspections indoors and in domestic spaces. Such a device could be used as the operator's eyes obviating the need for him to move about. The robot is equipped with a motorised webcam that is also controlled by visual gestures. This camera is used to monitor tasks in the home using the mini-robot while the operator remains quiet and motionless. The prototype was evaluated through several experiments testing the ability to use the mini-robot’s kinematics and communication systems to make it follow certain paths. The mini-robot can be programmed with specific orders and can be tele-operated by means of 3D hand gestures to enable the operator to perform movements and monitor tasks from a distance.The research that yielded these results has received funding from the projects DPI2012-32390 and PROMETEO/2013/085

Quantum topology and modularity

Mathematics is an extremely powerful tool in physics. The effectiveness of mathematics in physics has driven vivid discussions on whether mathematics is just a tool in physical research or if there is something fundamentally mathematical about Nature itself. This thesis presents advances made towards various mathematical problems following a paradigm inversion between physics and mathematics: one where physics is used as a tool for mathematical research.The central object of discussion is the Ẑ-invariant, a quantum invariant for 3-manifolds which is physically constructed as the half-index of a 3D reduction of a 6D N=(2,0) M-theory. The Ẑ-invariant provides bridges connecting physics to disparate disciplines of otherwise disconnected disciplines of mathematics, including Low dimensional and Quantum Topology, Modularity and Vertex Operator algebras. Following an introduction and a background chapter, where all the necessary prerequisites for the remaining chapters are presented, this thesis presents advances made towards the elucidation of the structures inherent in these connections. Chapter 3 focusses on the connections between the Ẑ-invariant and log-VOAs. It is found that Ẑ-invariants for certain families of 3-manifolds may be regarded as linear combinations of characters of log-VOAs. Chapter 4 generalizes the known modular properties of Ẑ-invariants. It is shown that classes of Ẑ-invariants for certain families of 3-manifolds are higher rank quantum modular forms. In Chapter 5 defect Ẑ-invariant are introduced as well as it discusses their modular properties. Moreover, previously unknown Ẑ-invariants are proposed which are shown to relate to characters of cone-VOAs

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