Descrizione del modulo "Design di sonde paramagnetiche per lo sviluppo di protocolli diagnostici con tecniche MRI (PM.P01.003.004)"

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  • Descrizione del modulo "Design di sonde paramagnetiche per lo sviluppo di protocolli diagnostici con tecniche MRI (PM.P01.003.004)" (literal)
Potenziale impiego per bisogni individuali e collettivi
  • Alcuni prodotti sviluppati in questo programma di ricerca potranno essere trasferiti al contesto clinico e quindi rispondere alle esigenze della comunità medico-scientifica nel campo della diagnostica. (literal)
Tematiche di ricerca
  • Lo sviluppo di approcci che visualizzino molecole che sono la \"firma\" di una determinata patologia o stato fisiologico rappresenta una straordinaria innovazione rispetto alle modalità diagnostiche attualmente in uso nella pratica clinica, basate essenzialmente sul rilevamento di variazioni della struttura anatomica di organi e tessuti. Negli ultimi anni diverse tecniche di immagine sono state oggetto di sviluppi tali da renderle applicabili per il Molecular Imaging \"in vivo\" in modelli animali. Tra di esse l'MRI è quella che permette la migliore risoluzione spaziale. E' possibile aumentare il contrasto di tali immagini tramite l'impiego di sostanze paramagnetiche, che vengono appunto definite \"agenti di contrasto\". Tali molecole sono totalmente aspecifici e non danno cioè una risposta legata ad un particolare evento molecolare. Un possibile approccio consiste nel creare agenti di contrasto le cui proprietà chimico fisiche dipendano dalle proprietà biochimiche o biofisiche dell'ambiente tissutale. L'alta risoluzione anatomica dell'MRI rende questa tecnica ideale anche in applicazioni di labelling cellulare con sonde paramagnetiche per il tracking in vivo delle cellule (literal)
Competenze
  • Il programma di ricerca presentato richiede le seguenti competenze: Sintesi e caratterizzazione di sonde MRI; Manipolazione di linee cellulari e utilizzo di modelli animali; Caratterizzazione NMR e MRI dei sistemi sviluppati; Progettazione di nuovi agenti di contrasto per MRI e la previsione della loro interazioni con macromolecole. (literal)
Potenziale impiego per processi produttivi
  • I test in vivo condotti sui modelli animali permetteranno di selezionare le molecole più promettenti come potenziali agenti di contrasto per applicazioni in procedure di Imaging Molecolare. Queste molecole saranno coperte da brevetto internazionale visto il loro notevole interesse per le industrie farmaceutiche del settore. (literal)
Tecnologie
  • Di seguito l'elenco degli strumenti utilizzati nel presente progetto, disponibili nei laboratori del CBM. - HPLC analitico Alliance 2695DGS (Waters) - Cromatografo analitico e preparativo LC-MS (Waters) - Sintetizzatore automatico di peptidi Liberty (CEM) - Spettrofotometro UV (U-2800, Hitachi) - Spettrofluorimetro Horiba Jobin Yvon Fluoromax 4 - Spettrometro NMR Bruker Avance 600 operante a 14.1T - Spettrometro NMR Bruker Avance 300 (7T) equipaggiato con un probe da micro-imaging per piccoli animali. - Spettrometro NMR Jeol 400 operante a 9.4T - Spettrometro NMR Jeol 270 operante a 6.3T equipaggiato con un probe per stato solido - Scanner MRI Aspect operante a 1T - Rilassometro a ciclo di campo (Stelar) operante tra 0.01-20 MHz - Rilassometro a ciclo di campo (Stelar) operante tra 0.01-10 MHz - Rilassometro NMR (Stelar) operante a campi tra 20 e 80 MHz - Dynamic Light Scattering Malvern Zetasizer 3000HS - Scanner MRI Biospec Bruker (wide Bore) operante a 3T (literal)
Obiettivi
  • Questo modulo ha lo scopo di sviluppare sonde molecolari in grado di visualizzare l'attività enzimatica tramite tecniche MRI. Le sonde saranno costituite da peptidi/peptidomimetici marcati con metalli paramagnetici (Gd), sensibili alla rivelazione dell'attività proteasica Il \"target\" molecolare prescelto è costituito dalle Metalloproteasi di Matrice (MMP), una famiglia di endopeptidasi zinco e calcio dipendenti il cui pattern di espressione tissutale è spesso associata a specifici processi fisiologici o patologici (tumori o malattie del SNC). Obiettivo di questo modulo è il superamento del cosiddetto \"problema della concentrazione\" con l'utilizzo di un approccio raziomentrico. Esso dovrebbe consentire di rendere il contrasto MRI indipendente dal Gd totale accumulato in un dato sito ma funzione solo dello stato in cui la sonda di Gd si trova che a sua volta è legato all'attività delle metalloproteasi. (literal)
Stato dell'arte
  • La strategia scelta per lo sviluppo di sonde sensibile all'attività delle MMPs sfrutta il cosiddetto effetto macromolecola: molti complessi di Gd(III) godono della proprietà di avere relassività diversa in funzione della loro taglia molecolare. Presso il CBM è stata recentemente sintetizzata una sonda costituita da una parte polipeptidica contenente un peptide substrato per l'enzima bersaglio (PLGLWAR), una parte contente le unità contrastografiche per l'imaging MRI (GdDOTA) e una funzionalità in grado di formare complessi di inclusione con policiclodestrine (catena alchilica 11 atomi di carbonio). L'idrolisi enzimatica della parte peptidica dovrebbe causare il rilascio della parte contrastografica, che assume una taglia molecolare piccola producendo una diminuzione di relassività. E' stato inoltre sviluppato un metodo raziometrico basato su liposomi che esibiscono in superficie peptidi sensibili all'attività delle MMP allo scopo di rendere il contrasto dipendente solo dall'attività degli enzimi e non dalla concentrazione del Gd. (literal)
Tecniche di indagine
  • Il progetto di ricerca presentato prevede l'utilizzo di: i) laboratori di sintesi organica e di preparazione e caratterizzazione di liposomi funzionalizzati, sistemi micellari, e vettori polimerici. ii) competenze per l'impiego di modelli animali; iii) spettrometri NMR, sia ad alto che a basso campo, rilassometro per l'acquisizione di profili NMRD e tomografi MRI per l'acquisizione di immagini su sistemi cellulari e modelli animali; iv) stazioni di calcolo forniti di programmi di modellistica molecolare. (literal)
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