Tecnologie

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”.

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.

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).

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.

Recentemente, le vescicole si sono dimostrate uno strumento prezioso e innovativo contro le malattie neurodegenerative. In particolare, nel settore Biotech ci si aspetta una sempre più profonda penetrazione di nuovi modelli di cura e farmaci biologici basati su terapie cellulari, subcellulari e vescicole

Il brevetto si basa sulla produzione di nanovescicole a base di mielina (MyVes) prodotte mediante microfluidica a partire dalla mielina estratta da tessuto cerebrale. Tali vescicole trovano due grandi campi di applicazioni come potenziali farmaci o come integratori/nutraceutici.

Le forme più severe di asma e Broncopatia Cronica Ostruttiva (BPCO) sono associate ad una scarsa risposta ai farmaci steroidei che ne rende necessario un impiego ad alto dosaggio con aumentata insorgenza di effetti collaterali. L’impiego delle nanotecnologie può costituire un approccio terapeutico innovativo per il trattamento di asma e BPCO. Lo sviluppo di nuove formulazioni inalatorie tramite l’utilizzo di nanomateriali e nanotecnologie innovative offre numerosi vantaggi rispetto alle formulazioni farmacologiche tradizionali.

NANOINCICLO è una tecnologia basata sull’utilizzo di ciclodestrine (CD) nanostrutturate per il biotrasporto mirato di farmaci quali antitumorali, farmaci  fotodinamici, antiinfiammatori, antivirali, antibatterici, nutraceutici e metalli con proprietà terapeutiche e diagnostiche. Le CDs di successo per la tecnologia proposta sono FDA-approved o in fase sperimentale pre-clinica avanzata e comprendono CDs monomeriche naturali e funzionalizzate, polimeriche e anfifiliche.

Ai processi enzimatici di prima generazione, secondo il principio "singola reazione–singolo enzima", si preferiscono combinazioni di più enzimi in una catena produttiva, per la sintesi di composti ad alto valore aggiunto partendo da substrati semplici ed economici. Un requisito importante per ottenere il controllo nelle “reazioni enzimatiche a cascata” è la capacità di trasportare da un biocatalizzatore a quello successivo i vari intermedi, limitando al più possibile la diffusione di questi ultimi nel solvente.

Abbiamo individuato la presenza del poco caratterizzato precursore proNGF-A in tessuti umani, depositato la sua sequenza nucleotidica codificante (GenBank MH358394) e dimostrato in vitro e in vivo la sua attività neuroprotettiva e neurotrofica. Abbiamo inserito nella molecola nativa delle mutazioni, identificate attraverso analisi computazionale, che ne permettono la produzione da parte di sistemi di espressione eucariotici, attraverso una metodica validata attualmente su scala di laboratorio.

Al giorno d’oggi nell’ambiente e nei prodotti alimentari è presente una quantità di composti, sia naturali che di sintesi, il cui ruolo a livello dell’organismo non è ancora determinato né indagato.

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:

Si tratta di una tecnologia utile alla produzione di molecole bioattive a partire da cellule o da tessuti vegetali. Tali molecole, a seconda della classe di appartenenza, possono trovare utilizzo nei settori alimentare, cosmetico, farmaceutico. In particolare, la tecnologia sviluppata è indirizzata all’ottimizzazione della produzione di molecole bioattive in colture in vitro di cellule o tessuti di specie vegetali che posseggono la via biosintetica dei composti di interesse.