Descrizione della commessa "Approcci innovativi di medicina molecolare: dallo sviluppo di nuovi farmaci alla diagnosi (ME.P04.004)"

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  • Descrizione della commessa "Approcci innovativi di medicina molecolare: dallo sviluppo di nuovi farmaci alla diagnosi (ME.P04.004)" (literal)
Potenziale impiego per bisogni individuali e collettivi
  • Come indicato nella premessa, la messa a punto di nuove strategie per la il trattamento di patologie umane di grande rilevanza sanitaria (tumori, infezioni batteriche nosocomiali da C. difficile, infezioni virali pandemiche da HIV e HCV e da agenti emergenti quali l'influenza aviaria) avrebbe una ricaduta immediata sulla salute pubblica. Lo sviluppo di tecnologie ottiche non invasive per la diagnosi e il trattamento, oltre che rispondere ad una esigenza sempre piu' forte da parte degli operatori sanitari e dei pazienti, avrebbe importanti ricadute anche nel campo del trasferimento tecnologico attraverso la concessione in licenza di eventuali brevetti. (literal)
Strumentazione
  • Piccola strumentazione: apparecchiature per gel elettroforesi di DNA/proteine; sistema di trasferimento su membrana di proteine (elettroblotting), spettrofotometro, microscopio ottico, centrifughe da banco, lettore di micropiastre, bagni termostatati Media strumentazione: contatore di radiazioni beta per scintillazione liquida, ultracentifughe, sistema di acquisizione digitale di chemiluminescenza, sistemi cromatografici in fase liquida FPLC e in fase inversa (organica) HPLC, cappa a flusso laminare, incubatore per cellule. Grande strumentazione: sistema di acquisizione digitale di radioattività e fluorescenza (anche in analisi multiplex) per densitometria a scansione a laser multipli; microspettrofluorimetro, citometro a flusso, microscopi in fluorescenza; microscopio confocale (presso il Centro Grandi Strumenti dell'Università di Pavia) (literal)
Tematiche di ricerca
  • La commessa si articola su tre moduli: 001: Sviluppo e meccanismo d'azione di analoghi nucleotidici e nucleosidici come composti antiproliferativi e antivirali : nuovi composti e nuovi bersagli per la terapia; 002:Sviluppo di nuove tecniche e metodologie ottiche per biologia di base e applicazioni biomediche; 003:Identificazione di composti con potenziale attivita' antitumorale. All'interno dei tre moduli sono attive le seguenti linee di ricerca: Caratterizzazione di enzimi coinvolti nella replicazione, proliferazione e nel metabolismo nucleotidico di cellule umane e patogeni umani virali, batterici e protozoari e ricerca di inibitori. Identificazione di nuovi bersagli per la chemioterapia. \"Biopsia Ottica\" Proprietà di autofluorescenza/istologia/biochimica in organi/tessuti e sviluppo di metodologie in fluorescenza per analisi in citometria a flusso dedicata ad alcune specifiche problematiche biomediche. Identificazione di composti naturali con potenziale attività antitumorale; Identificazione di marcatori di stress correlabili a esposizione da inquinanti ambientali (arsenico); Caratterizzazione della poli(ADP-ribosilazione) e ricerca di inibitori di PARP. (literal)
Competenze
  • - Biochimica: purificazione e analisi delle proprietà chimico-fisiche di proteine - Enzimologia: messa a punto di saggi enzimatici per DNA/RNA polimerasi, protein-chinasi, nucleoside fosforilasi e deaminasi, caratterizzazione funzionale di enzimi (cinetica) - Biologia Molecolare: isolamento di DNA e RNA da cellule eucariotiche e procariotiche, clonaggio per PCR, espressione di proteine ricombinanti in sistemi eterologhi, identificazione di proteine mediante tecniche immunoenzimatiche - Biologia cellulare: coltivazione di cellule eucariotiche, test di tossicità/vitalità cellulare, saggi specifici per apoptosi e autofagia, analisi per immunofluorescenza - Biofisica ottica: Analisi microspettrofluorimetrica, fluorimetrica e per imaging (fluorescenza indotta/autofluorescenza) di substrati biologici; Sviluppo di metodologia in fluorescenza (literal)
Potenziale impiego per processi produttivi
  • L'identificazione di molecole biologicamente attive e/o la validazione di bersagli molecolari per il trattamento di patologie umane costituisce il primo passaggio fondamentale per lo sviluppo industriale di nuovi farmaci. I laboratori afferenti alla Commessa sono tutti attivamente coinvolti nella 1) Individuazione di nuove entità chimiche di sintesi o naturali in grado di interferire con processi biologici patogenetici (infezioni virali, proliferazione tumorale) 2) Individuazione di nuovi bersagli molecolari per la chemioterapia antitumorale e antivirale 3) La messa a punto di nuove metodiche di dosaggio enzimatico e di monitoraggio diagnostico anche volte all'individuazione di marcatori di stress cellulare in soggetti esposti. (literal)
Tecnologie
  • Modificazione delle proprietà funzionali delle proteine attraverso mutagenesi sitospecifica in vitro. Elaborazione di modelli teorici di reazioni enzimatiche complesse tramite simulazione computerizzata del pathway di reazione e successiva validazione sperimentale delle capacità predittive del modello elaborato. Colture cellulari e trattamenti con composti di origine naturale o sintetica, saggi di vitalità cellulare, citotossicità e capacità clonogenica, estrazione di proteine e western blot, estrazione di DNA e RNA analisi elettroforetica, immunoprecipitazione, immunofluorescenza, saggi biochimici. Analisi microspettrofluorimetrica, fluorimetrica e per imaging (fluorescenza indotta/autofluorescenza) di substrati biologici e applicabilità a fini diagnostici in ricerca biomedica e in clinica. Spettroscopia di fluorescenza (naturale/indotta), associata all'ottica microscopica. Tecniche di analisi spettrale per valutazione quali/quantitativa dei singoli fluorofori; messa a punto di algoritmi di calcolo per la definizione del loro contributo al segnale globale di emissione Tecniche di separazione cellulare (in micro volumi) basate su metodi immunomagnetici. (literal)
Obiettivi
  • Obiettivi: 1) Delucidazione dei meccanismi molecolari di propagazione, controllo della qualità e mantenimento dell'integrità dell'informazione genetica in cellule umane. 2) Individuazione di nuovi targets cellulari e virali e sviluppo di strategie innovative per il controllo farmacologico delle infezioni sostenute dai virus HIV, HCV, CMV, HSV, BV, dell'influenza aviaria/suina e per la chemioterapia antitumorale. 3) Sviluppo di inibitori delle DNA polimerasi di C. difficile, B. subtilis, G. Kaustophilus. 4) Identificazione di composti naturali con potenziale attività antitumorale. 5) Identificazione di marcatori di stress in soggetti esposti a inquinamento ambientale da arsenico di origine naturale o antropica. 6) Sviluppo di nuove tecniche e metodologie ottiche per diagnosi in tempo reale, analisi in citometria a flusso dedicata, micro-sistemi di separazione immunomagnetica (con controllo in microscopia in fluorescenza). (literal)
Stato dell'arte
  • L'approccio di tipo molecolare alla diagnosi e al trattamento di patologie umane richiede lo sviluppo continuo di approcci sempre piu' efficaci, con elevato potere diagnostico/terapeutico e sempre meno invasivi/tossici, ovvero caratterizzati da un migliore rapporto costo/beneficio rispetto agli approcci esistenti. La struttura della Commessa e' stata pensata per sviluppare strategie innovative in grado di rispondere a queste esigenze, attraverso l'identificazione di nuovi bersagli terapeutici, l'ottimizzazione dei trattamenti esistenti per bersagli gia' noti e lo sviluppo di tecnologie diagnostiche di ultima generazione. I problemi a cui la Commessa si pone l'obiettivo di rispondere sono: la ridotta efficacia della chemioterapia antitumorale/virale/protozoaria esistente a causa della farmacoresistenza; la necessita' di sviluppare ex novo approcci chemioterapici efficaci nei confronti di alcuni tumori/infezioni per i quali non sono stati ancora individuati bersagli molecolari/farmaci efficaci; la necessita' di sviluppare tecniche diagnostiche ad elevato potere risolutivo e bassa invasivita' per migliorare la diagnosi precoce di patologie umane. (literal)
Tecniche di indagine
  • Analisi funzionale di enzimi e/o complessi multiproteici attraverso tecniche cromatografiche, immunologiche e di cinetica enzimatica. Identificazione e caratterizzazione di inibitori specifici di attività enzimatiche. Messa a punto di metodologie per il dosaggio di attivita'enzimatiche e il monitoraggio di parametri fisiologici cellulari (vitalita', mortalita', risposta a stress). Saggi specifici per apoptosi e autofagia. Identificazione di marcatori di stress attraverso lo studio di fosforilazione dell'istone H2AX, della sintesi di poli(ADP-ribosio) e del danno al DNA. Caratterizzazione della poli(ADP-ribosilazione), valutando l'attività degli enzimi PARP e PARG e la loro associazione con proteine nucleari. Identificazione di inibitori della poli(ADP-ribosilazione). Metodologie di impiego di marcatori fluorescenti per indagini (in CF) sia quantitative sia per ottenere informazioni a carattere morfo-funzionale in vari modelli cellulari e in casi clinici (literal)
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