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”.

La presente invenzione riguarda il settore biomedico del trattamento delle malattie polmonari e dei sintomi correlati. In particolare, la presente invenzione fornisce composizioni e metodi basati sull'uso di biomateriali polimerici selezionati, in combinazione con cellule staminali e/o loro secretoma, in grado di migliorare sinergicamente lo sviluppo, la rigenerazione e la riparazione delle lesioni polmonari croniche e dei sintomi correlati.

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.

La tecnologia da noi sviluppata, chiamata "Zinc-Finger Artificial Transcription Factors (ZF-ATFs)", permette di progettare, costruire e selezionare geni artificiali codificanti per proteine in grado di riconoscere e legare "potenzialmente" qualsiasi sequenza di DNA.

Abbiamo utilizzato la tecnologia ZF-ATF per riprogrammare l’espressione di geni "benefici" in grado di contrastare efficientemente l'effetto negativo di geni mutati correlati a patologie rare.

La piattaforma HistoPlat  prevede lo sviluppo e validazione di un algoritmo matematico, potenzialmente abbinabile ad un software di analisi di immagine, che, mediante un approccio multiparametrico comprendente l’analisi immunoistochimica di espressione e di localizzazione di più marcatori, consenta all’istopatologo o all’oncologo di ottimizzare la diagnosi e la prognosi, e di prevedere la risposta clinica a terapie mirate verso target molecolari validati e/o innovativi, tenendo conto anche della variabilità individuale di ciascun paziente.

Oggetto della tecnologia è lo sviluppo di una piattaforma di idrogeli iniettabili per applicazioni nel rilascio localizzato di farmaci e nella medicina rigenerativa. Caratteristica che accomuna tutti i sistemi che rientrano nell’ambito della tecnologia è l’impiego di poli(eteri uretani) (PEU) ingegnerizzati ad-hoc come polimeri costituenti gli idrogeli.

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.

L'omica integrativa ha aperto nuove sfide nella moderna medicina di precisione in ambito oncologico, tra cui l'identificazione i) di nuovi marcatori tumorali per diagnosi precoci, precise e poco invasive e ii) di innovativi bersagli molecolari per applicazioni terapeutiche. I nostri studi sul medulloblastoma, un tumore infantile altamente maligno, hanno contribuito all'individuazione di molecole di RNA che soddisfano tali requisiti.

Un approccio innovativo per la cura delle ulcere diabetiche e venose, caratterizzate da un difficile processo di guarigione e pertanto a rischio potenziale di infezione e quindi di ospedalizzazione e amputazione dell’arto, è rappresentato dalla somministrazione locale di fattori "bioattivi" attraverso l'uso di matrici sintetiche e/o biologiche che consentono un rilascio graduale e controllato in modo da ottenere così una guarigione migliore e in tempi più rapidi.