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).

La tecnologia riguarda la realizzazione di antenne ottiche planari composte da film sottili in metallo e materiali dielettrici per l’efficiente direzionamento della luce emessa da sorgenti luminose, quali molecole fluorescenti e bio-marcatori. Si compongono di uno strato riflettore, adiacente al substrato, ed uno direttore, semiriflettente, tra i quali è posizionato l’emettitore, integrato in uno strato omogeneo dielettrico.

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”.

E' stato messo a punto un biosensore basato su microsfere magnetiche funzionalizzate con un DNA-aptamero per il biomonitoraggio specifico di contaminanti biologici (micotossine) nelle urine.

I dispositivi di rilevazione della presenza di molecole d’interesse (analiti) hanno goduto di un rinnovato slancio per l’introduzione di elementi biologici (biosensori). La loro elevata specificità è utilizzata in svariati campi, dal monitoraggio ambientale e la bio-medicina fino alla tutela e la promozione dei prodotti agroalimentari. Tuttavia, l’alto costo di produzione e la poca compatibilità a campionamenti di massa (high-throughput) talvolta ne limitano l’utilizzo.

La drammatica emergenza sanitaria mondiale per la pandemia dovuta al SARS-CoV-2 richiede nuovi dispositivi diagnostici, in grado di identificare la presenza del virus nei campioni biologici dei pazienti. In tale direzione, lo sviluppo di un test innovativo a basso costo, che fornisca l’esito entro pochi minuti, riproducibile e che possa rivelare la presenza diretta anche di poche particelle virali, sarebbe di fondamentale importanza per il monitoraggio e il contenimento della pandemia.

Il conteggio di fotone singolo correlato nel tempo (TCSPC) è considerato il metodo "gold-standard" per le misure di vita media di fluorescenza. Tuttavia, TCSPC richiede l'utilizzo di rivelatori altamente sensibili, non adatti a misurazioni in condizioni di luce ambiente intensa, impedendone così l’utilizzo nelle applicazioni cliniche. L'invenzione qui descritta risolve questo problema sincronizzando la rivelazione della fluorescenza con una sorgente di luce esterna, in modo che i fotoni di fluorescenza e della luce di illuminazione siano temporalmente separati.

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).

In una  nostra recente pubblicazione paragonando i tessuti di pazienti con tumore della vescica e sani, abbiamo identificato  gruppo  RNA non codificanti  specifici per il cancro della vescica, chiamati T-UCR.

Lo studio delle proteine è tipicamente limitato a nozioni, a volte con l'ausilio di modelli ottenuti da programmi di visualizzazione. Una conoscenza di questo tipo é utile, ma limita la capacità di acquisire una conoscenza più diretta, quasi mai porta alla consapevolezza delle dimensioni, e risulta particolarmente difficile per chi non ha una forte capacità di immaginazione tridimensionale.

Lo sviluppo degli strumenti per il genome editing ha rivoluzionato il modo in cui pensiamo e affrontiamo la genetica. L’utilizzo di Cas9 o delle sue varianti permette di agire su siti specifici del genoma umano inducendo delezioni ed inserzioni in maniera più o meno controllata. Negli ultimi anni è emersa una nuova classe di strumenti per il genome editing: i base editor (BE), frutto della fusione tra una Cas9 modificata, che serve per indirizzare il BE sul bersaglio, e una deaminasi attiva sul DNA, che media l’editing C>T o A>G.

L’infrastruttura NanoMicroFab consente di supportare le aziende operanti nell’ambito della micro e nanoelettronica attraverso la fornitura di materiali, lo sviluppo di processi e dispositivi, la progettazione e la caratterizzazione di materiali e dispositivi.

Presentiamo un dispositivo ultra-compatto, configurabile ed impiantabile per realizzare un’interfaccia uomo-macchina. Il sistema può essere applicato per monitorare e stimolare, con un’accuratezza spaziale e temporale elevata, l’attività cerebrale. Inoltre permette l’implementazione di protocolli di tipo closed-loop per una comunicazione bidirezionale a bassa latenza. Il sistema può essere applicato anche per sistemi in vitro per indurre e monitorare la crescita di cellule o per applicazioni esterne come la stimolazione transcranica.