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

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”.

Le conchiglie dei molluschi bivalvi sono costituite principalmente da CaCO₃ (ca. 95%), con una piccola frazione di materia organica. Se il minerale venisse recuperato dai gusci, si avrebbe una "miniera" rinnovabile e sostenibile di CaCO₃ "blu". Le conchiglie, anche dopo l'asportazione della carne, mantengono una certa quantità di sostanza organica. Pertanto, come primo passo della produzione di CaCO₃ "blu", è necessario rimuovere i componenti organici, cuocendo i gusci in un forno appropriato, dopo il lavaggio per rimuovere i sali.

Abbiamo identificato composti che mostrano un’azione neuroprotettiva in vivo, in modelli di malattie neurodegenerative (es. SMA, Parkinson, Alzheimer, Huntington) ottenuti nell’organismo modello C. elegans. Questi composti consistono in: miscele di estratti naturali (in numero di 22), molecole naturali (15) e molecole sintetiche (11).

I batteriofagi filamentosi per dimensione, biodistribuzione in vivo e facilità di ingegnerizzazione, sono considerati nanoparticelle naturali. La tecnologia sviluppata permette la costruzione di fagi veicolanti antigeni proteici e lipidi immunomodulanti. Grazie all’alto contenuto di residui idrofobici, le proteine del capside fagico hanno alta affinità di legame ai lipidi, permettendo la coniugazione di lipidi immunostimolatori.

Metodo per estrarre, con resa elevata, le ficobiliproteine da biomasse cianobatteriche e/o algali, ottenendo estratti in acqua o soluzioni acquose caratterizzati da elevata concentrazione di pigmenti (4-5 mg/mL) e da purezza pari o superiore al grado alimentare/cosmetico (P ≥ 2).

La tecnologia proposta riguarda lo sviluppo di un nuovo filtro solare ottenuto dalle spine di merluzzo, secondo i principi dell’economia circolare. Il filtro solare è una polvere rossiccia,  costituita da idrossiapatite (un fosfato di calcio, componente principale delle ossa umane) modificato con ferro. È preparato con un processo semplice e scalabile (trattamento delle spine in soluzione di ferro e poi a 700 oC) e che può essere adattato per spine di altri pesci. 

Questa tecnologia riguarda lo sviluppo di nuovi filtri fisici/minerali UV eco-sostenibili aventi per obiettivo quello di offrire importanti innovazioni al settore cosmetico, che incoraggiato dalle iniziative Europee nell’ambito Green-Deal, è alla costante ricerca di nuove componenti per una maggiore tutela della salute dell’uomo e dell’ambiente.

Negli ultimi anni, la coltivazione del luppolo si è ampiamente diffusa sul territorio nazionale ed è diventato stringente, per gli agricoltori, individuare una soluzione per lo smaltimento della biomassa vegetale, dopo la raccolta dei coni, usati nel processo produttivo della birra. La pianta del luppolo contiene, in tutte le sue parti, coni, germogli, foglie e radici, composti dalle comprovate ed importanti proprietà antivirali, antibatteriche ed antiossidanti.

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.

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).

Le strategie terapeutiche contro il cancro aventi come target il ciclo cellulare hanno generalmente fallito nella clinica in quanto prive dell’indice terapeutico necessario a produrre una risposta importante contro le cellule tumorali senza avere al contempo effetti citotossici sulle cellule sane. La chinasi NEK6, implicata nel controllo del ciclo-cellulare, è emersa recentemente come un interessante target per lo sviluppo di nuovi farmaci antitumorali ad elevato indice terapeutico.

I modelli 3D organotipici di carcinoma ovarico sono mimo-tumori multicellulari contenenti matrici extracellulari definite, come collagene e fibronectina, cellule tumorali ovariche con caratteristiche genetiche/molecolari specifiche e uno o più tipi di cellule stromali associate al cancro (fibroblasti, cellule mesoteliali, cellule endoteliali) per mimare specifiche nicchie metastatiche (omento, peritoneo, stroma interstiziale) e le complesse interazioni all'interno dei tessuti tumorali.