Tecnologie

AIDD è uno strumento integrato e un modo radicalmente nuovo per scoprire nuovi farmaci per le malattie neurodegenerative (Alzheimer, Epilessia, Ageing, ecc.). Consente di testare in anticipo possibili applicazioni terapeutiche, utilizzando modelli dettagliati in silico di neuroni e reti neuronali, portando a un'implementazione clinica più agevole di farmaci nuovi e/o più specifici con proprietà terapeutiche uniche. L'obiettivo principale dell'approccio computazionale del sistema AIDD è fornire alla comunità delle neuroscienze uno strumento unico per la scopert

Il metodo è basato su sequenziamento per mappare l'accessibilità di eucromatina ed eterocromatina. Il metodo si basa sull'estrazione in sequenza di frazioni nucleari distinte contenenti: proteine solubili (frazione S1); il surnatante ottenuto dopo il trattamento con DNasi (frazione S2); cromatina DNasi-resistente estratta con un buffer ad alto contenuto di sale (frazione S3); e la porzione più condensata e insolubile di cromatina, estratta con urea che solubilizza le restanti proteine e membrane (frazione S4).

Gli aptameri, oligonucleotidi a singolo filamento che si legano ad alta affinità ad una proteina bersaglio, sono selezionati da ampie librerie mediante cicli ripetuti di incubazione della libreria con il bersaglio, recupero e amplificazione degli oligonucleotidi legati (tecnologia SELEX, Systematic Evolution of Ligands by EXponential enrichment). La SELEX può essere applicata per la generazione di aptameri contro una proteina di interesse o per l’identificazione di biomarcatori che caratterizzano uno specifico fenotipo cellulare.

La Biocrystal Facility, un laboratorio multidisciplinare nato nell’Istituto di Biologia e Patologia Molecolari del CNR in collaborazione con il Dipartimento di Scienze Biochimiche dell’Università Sapienza, ha come obiettivo quello di supportare i ricercatori italiani e le aziende nella progettazione di nuovi farmaci e vaccini attraverso lo “structure-based drug design”.

EXPO è un software finalizzato alla determinazione della struttura atomica di materiali di varia natura (organici, metallorganici, inorganici), disponibili nella forma di polveri microcristalline, per risalire alle relazioni struttura-proprietà. EXPO richiede la formula molecolare del materiale, i dati sperimentali di diffrazione X e, in alcuni casi, la geometria molecolare attesa.

QUALX è un software per l’analisi qualitativa e semi-quantitativa di materiali (organici, metallorganici, inorganici), disponibili in forma di polveri microcristalline. Esso è dotato di un database distribuito insieme al software. QUALX identifica la fase chimica cristallina, una o più di una, presente in un materiale e determina approssimativamente le percentuali in peso di ciascuna fase presente in una miscela. QUALX necessita solo di dati sperimentali di diffrazione X.

Presso IBPM è operativa una piattaforma di microscopia, centro di Riferimento Nikon ( www.imagingplatformibpmcnr.it ), per imaging cellulare ad alta risoluzione su campioni fissati e cellule vive (time-lapse video recording in modalità wide field e convocare spinning disk). Sono possibili acquisizioni multimodali (fluorescenza e luce trasmessa) e multidimensionali (in x,y,z, 4 lunghezze d’onda, nel tempo).

Il docking dinamico virtuale, effettuato nel lab MOLBD3 dellʼIstituto di Biofisica, consente lʼidentificazione di nuovi farmaci attraverso le informazioni strutturali che derivano dallo studio di proteine bersaglio, responsabili di alcune patologie umane. In particolare, effettuiamo screening di farmaci o piccole molecole (librerie commerciali/proprie) contro siti proteici noti, cavità superficiali, superfici di interazioni proteina-proteina (fixed/rigid hotspots) o stati di transizione strutturale (dynamic hotspots).

Presso il laboratorio VisLab di IMM è presente un micro-spettroscopio Raman di ultima generazione in grado di effettuare misure vibrazionali ad alta risoluzione spaziale e spettrale, a temperatura controllata e in fast-imaging, per raccogliere informazioni e mappature chimico-fisiche sui campioni senza necessità di preparazione e alterazione degli stessi, dunque per studi non distruttivi e in condizioni di operatività dei sistemi.

Il team di ricerca si pone come obiettivo la creazione di modelli 3D (micro-organi/organoidi) costruiti mediante l’uso di campioni ottenuti da pazienti, sia campioni bioptici che campioni raccolti con tecniche non invasive (condensato dell’aria esalata, l’espettorato indotto, campioni di sangue).

La messa a punto e lo sviluppo di una innovativa piattaforma di screening di estratti naturali marini guidati da saggi biologici rappresenta uno dei principali prodotti sviluppati all’interno del progetto Antitumor Drugs and Vaccines from the SEa (ADViSE) che si propone di fornire una nuova visione nei processi di Drug Discovery. Tale piattaforma mira all'individuazione rapida ed efficiente di molecole naturali utili come lead farmaceutici per la lotta alle patologie oncologiche con la finalità di sviluppare nuovi immunoterapici, immunomodulatori

Il sistema simula, con elevata riproducibilità, le condizioni che si verificano nei diversi compartimenti del tratto gastrointestinale e permette di imitare accuratamente il processo digestivo, con la possibilità di valutare bioaccessibilità e biodisponibilità.  Il sistema, inoltre, consente di studiare le sinergie e le interazioni tra i composti bioattivi caratteristici degli alimenti e il microbiota intestinale.

Le piante possono competere con i sistemi di espressione tradizionali (cellule di mammifero, lieviti o batteri) per produrre proteine/peptidi ricombinanti di interesse farmaceutico/industriale/alimentare. Questa tecnologia è denominata “Plant Molecular Farming”. Il team di ricerca CNR-IBBA offre lo studio di nuove strategie per l'espressione e l'ottimizzazione di proteine/peptidi ricombinanti in sistemi vegetali (tessuti vegetali, piante transgeniche, cellule vegetali in coltura). La nostra pipeline è basata sui seguenti moduli:

La Spettroscopia di Risonanza Magnetica Nucleare allo Stato Solido (SSNMR) è oggi una delle tecniche più potenti per la caratterizzazione di materiali e sistemi solidi, ma anche di materiali cosiddetti “soffici”. Questa spettroscopia permette di caratterizzare in dettaglio le proprietà strutturali e dinamiche su ampie scale spaziali (0.1-100 nm) e temporali (10²-10^-11 s). Conoscere queste proprietà significa ottenere una conoscenza profonda di un materiale e orientarne il design e l’ottimizzazione.

Recentemente, è stato dimostrato che la spettroscopia Raman può svolgere un ruolo fondamentale per coadiuvare il lavoro dell’anatomopatologo permettendo di effettuare classificazione di campioni oncologici con accuratezza praticamente del 100% nella diagnosi oncologica.