Il ricevimento può essere concordato singolarmente previo appuntamento tramite email all'indirizzo: irene.costantini@unifi.it

L'attività di ricerca del Dott.ssa Irene Costantini è incentrata sulla caratterizzazione citoarchitettonica dei tessuti in tre dimensioni ad alta risoluzione attraverso microscopia avanzata a fluorescenza come quella a eccitazione a due fotoni e a foglio di luce. A questo scopo, negli anni Dott.ssa Costantini ha sviluppato nuovi metodi di schiarimento e colorazione per ottenere campioni trasparenti, permeabili alle macromolecole e compatibili con immunocolorazione a fluorescenza ed eseguito ricostruzioni mesoscopiche tridimensionali ad alta risoluzione di campioni biologici con tecniche ottiche avanzate (Costantini et al. 2023, Laurino et al. 2023,  Sorelli et al. 2023, Pesce et al. 2022, Costantini et al 2021, Costantini e Mazzamuto et al. 2021, Giardini et al. 2021, Silvestri et al. 2021, Scardigli et al.2021, Pesce et al. 2021,Olianti et al. 2021, Costantini  Olianti et al. 2020, Di Giovanna et al. 2019, Pianca et al. 2019, Costantini et al 2015).

Un esempio dell’applicazione di tecniche di schiarimento e marcatura tissutale ottimizzate dalla dott.ssa Costantini si ha nel Progetto ordinario di Ricerca Finalizzata bando 2013 del Ministero della salute, Project Code: RF-2013-02355240 “New strategies for diagnostic, therapeutic and clinical care in Neurologic diseases”. Dove Costantini ha seguito come responsabile scientifico l’unità operativa 3, European Laboratory for Non-Linear Spectroscopy (LENS), che ha sviluppato metodi di schiarimento e marcatura per tessuti cerebrali umani pediatrici al fine di caratterizzare la citoarchitettura neuronale di pazienti affetti da malattie focali corticali. Lo studio ha permesso di analizzare l’organizzazione 3D nello spazio dei neuroni di campioni precedentemente caratterizzati dal punto di vista genetico, andando ad individuare le alterazioni della distribuzione delle cellule. I risultati sono stati presentati in varie conferenze nazionali e internazionali (Acciai et al. 2016, Soda et al. 2015) e pubblicati su riviste scientifiche di alto livello (Costantini e Mazzamuto et al. 2021, Costantini e Mazzamuto et al. 2018, Costantini et al 2015). Infine, le tecniche sviluppate nel progetto sono state utilizzate in altri studi per la caratterizzazione della citoarchitettura cerebrale e della connettomica umana ad alta risoluzione nei progetti: “Imaging and Analysis Techniques to Construct a Cell Census Atlas of the Human Brain” finanziato da BRAIN Initiative Cell Census Network (BICCN) del National Institutes of Health (NIH), USA, RFA-MH-17-210; "Human Brain Project" finanziatio dall'unione europea nell'ambito di H2020 FET Flagship Project Specific Grant Agreement 785907 e 945539 e “Human Brain Optical Mapping”  finanziato della Fondazione Cassa Risparmio di Firenze.

POSIZIONI ATTUALI E PRECEDENTI

Dal 2020 ad oggi: Ricercatore a tempo determinato (RTDa), Dipartimento di Biologia, Università degli Studi di Firenze

2018-2020: Ricercatore a tempo determinato, Istituto Nazionale di Ottica, Consiglio Nazionale delle Ricerche, Italia

2016-2018: Post-doc presso il dipartimento di Fisica, Istituto Europeo di Laboratorio di Spettroscopia Non Lineare, Università di Firenze, Italia.

FORMAZIONE SCOLASTICA

2016 Dottorato di Ricerca (Ph.D) in: “International Doctorate in Atomic and Molecular Photonics” presso European Laboratory for Non-Linear Spectroscopy (LENS), Università di Firenze, Italia

2011 Laurea Magistrale conseguita con lode in Biotecnologie Mediche e Farmaceutiche presso l'Università degli Studi di Firenze, Italia

2011 Tirocinio (Erasmus Placement) presso il laboratorio del Prof. Mihai Netea presso il Radboud University Nijmegen Medical Center, Paesi Bassi

2009 Laurea triennale conseguita con lode in Biotecnologie presso l'Università degli Studi di Firenze, Italia

Attività di ricerca:

- Sviluppo di tecniche di trasformazione, colorazione (multiplexing) e schiarimento tissutale in combinazione con l’utilizzo di metodi avanzati di imaging ottico (microscopia confocale, multi-fotone e a foglio di luce) per lo studio della citoarchitettura animale di vari organi (in particolare cervello e cuore) in tre dimensioni ad alta risoluzione in diverse specie animali (Topo, Ratto, Scimmia, Zebrafish e Ape) incluso l’uomo.

- Applicazione di tecniche correlative tra microscopia a foglio di luce (LSFM), OCT (Optical coherence tomography), MRI (risonanza magnetica) e Stereologia per il censimento delle cellule all’interno del cervello umano, in particolare dell’area di Broca e Ippocampo.

- Studio delle alterazioni anatomiche in soggetti affetti da FCD (focal cortical dysplasia) per lo sviluppo di nuovi metodi di classificazione e diagnosi della malattia attraverso la combinazione di metodi di clearing, high throughput imaging e analisi delle immagini con sistemi di deep learing.

- Studio della connettomica attraverso metodi correlativi con tecniche di microscopia multi-fotone, 3D-PLI (polarized light imaging) e MRI (risonanza magnetica).

- Mappatura dell’attività neuronale dell’intero cervello murino tramite marcatori di immediate early genes (cFos) per lo studio di malattie quali il disturbo post traumatico da stress, attraverso l’utilizzo di test comportamentali accoppiati a tecniche di clearing e imaging con miscoscopia a foglio di luce.

- Big data: coordinamento dello sviluppo e applicazione di software specifici per l’analisi della grande quantità di dati ottenuti con l’imaging ottico, in particolare, analisi 3D dell’orientamento delle fibre neuronali e conteggio automatico delle cellule.

Irene Costantini completed her master’s degree in Medical and Pharmaceutical Biotechnology at the University of Florence in 2011. Her thesis work was performed at the Radboud University Nijmegen Medical Center, Nijmegen, the Netherlands, under the mentorship of Prof. Mihai Netea. She obtained her International Doctorate in Atomic and Molecular Photonics at the European Laboratory for Non-Linear Spectroscopy (LENS), University of Florence, in 2016 under the mentorship of Prof. Francesco S. Pavone. During her graduate research, she developed a versatile clearing method based on 2,2′-Thiodiethanol (TDE) to perform multimodal imaging of both murine and human brains. The paper entitles “A versatile clearing agent for multi-modal brain imaging” has become a milestone in the field gaining more than 120 citations in 5 years. She continued her work as a post-doc at LENS Biophysics Lab and in 2018 she became a researcher at the National Institute of Optics, National Research Council, Italy. In 2020 she obtained a research fellow position at the Biology Department of the University of Florence, Italy. Irene Costantini’s research activity is focused on the three-dimensional reconstruction of intact neuronal networks, with cellular resolution, of human and animal organs using advanced microscopy techniques such as two-photon fluorescence microscopy and light-sheet microscopy. To this aim, she is developing new tissue transformation methods (clearing and labeling techniques) to obtain transparent samples that are macromolecule-permeable and compatible with fluorescence immunostaining. IC published 34 scientific articles in peer-reviewed newspapers and presented her work at numerous international conferences. Although her main background is in biotechnology, she has acquired in these years’ knowledge of microscopy, optics, and in general of biophysics.

CURRENT AND PREVIOUS POSITIONS

2020 to now Assistant Professor, Department of Biology, University of Florence

2018 - 2020 Research Scientist, National Institute of Optics, Italian National Research Council, Italy

2016 - 2018 Post-doc position at the Physics department, European Laboratory for Non-Linear Spectroscopy institute, University of Florence, Italy.

EDUCATION

2016 Ph.D.: “International Doctorate in Atomic and Molecular Photonics” at European Laboratory for Non-Linear Spectroscopy (LENS), University of Florence.

2011 Master’s degree cum laude in Medical and Pharmaceutical Biotechnology at the University of Florence, Italy

2011 Internship in Prof. Mihai Netea lab at the Radboud University Nijmegen Medical Center, the Netherlands

2009 Bachelor’s degree cum laude in Biotechnology at the University of Florence, Italy

The scientific activities address the following subjects:

-Development of tissue transformation techniques, staining and clearing methods for the study of the cytoarchitecture of various organs of human and animal specimens in combination with advanced methods of optical imaging such as multi-photon and light sheet fluorescence microscopy

-Study of anatomical alterations in subjects affected by focal cortical dysplasia (FCD) for the development of new classification and diagnosis methods of the disease through the combination of clearing methods, high throughput imaging and image analysis with deep learning system

-Development of multiple staining techniques (multiplexing) for the molecular characterization of cleared tissues in three dimensions

-Development of correlative techniques between multi-photon microscopy, 3D-PLI (polarized light imaging) and MRI (magnetic resonance imaging) for the label-free study of the three-dimensional organization of neuronal fibers within brain slices of various species of mammal (mouse, rat, monkey, human).

-Mapping the neuronal activity of the entire murine brain by means of immediate early genes (cFos) markers for the study of diseases such as post-traumatic stress disorder, through the use of behavioral tests coupled with clearing and imaging techniques with light sheet microscopy.

-Application of correlative techniques between light sheet microscopy, OCT (Optical coherence tomography) and MRI (magnetic resonance imaging) for the census of cells within the human brain

-Big data: management of large quantities of data obtained through fluorescence microscopies through the use of specific software, in particular, stitching of consecutive stacks, deconvolution, 3D rendering and data analysis.

-Use of machine learning methodologies for the recognition, localization and characterization of cells in three dimensions in samples acquired with high resolution microscopy techniques (light sheet and two photon microscopy).