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Analytical And Bioanalytical Medicinal Chemistry Lab  

 

Personale strutturato : Prof.ssa Marina Carini, Prof. Giancarlo Aldini, Dott. Luca Regazzoni, Dott.ssa Alfonsina D’Amato
Collaboratori alla ricerca: Alessandra Altomare, Giovanna Baron, Marco Mol, Ettore Gilardoni, Silvia Radrezza


Descrizione

Il team, organizzato in due principali subunità (Bioanalisi e Proteomica), si occupa dei diversi aspetti dell’analisi strumentale nelle scienze farmaceutiche. Tra i principali interessi di ricerca:

  • l’identificazione di biomarkers e target farmacologici;
  • messa a punto e applicazione di nuovi approcci analitici nel processo di progettazione e sviluppo di farmaci;
  • lo studio del profilo proteico cellulare e tissutale mediante spettrometria di massa (proteomica quantitativa);
  • lo studio delle interazioni farmaco-target molecolare mediante spettrometria di massa; il metabolismo di farmaci e xenobiotici;
  • la progettazione e sviluppo di molecole biologicamente attive;
  • il controllo qualità di farmaci, dispositivi medici, integratori nutrizionali, estratti vegetali e cosmetici;
  • l’isolamento, la caratterizzazione e valutazione in vitro e in vivo dell’attività biologica di principi attivi di origine naturale.

In particolare, il team ha sviluppato un’ampia gamma di esperienze complementari nelle seguenti aree di interesse.

  1. Studio dei processi di ossidazione e carbonilazione proteica mediante tecniche di proteomica e spettrometria di massa. La tematica di ricerca è finalizzata all’ identificazione e caratterizzazione di nuovi target farmacologici e biomarkers dei processi degenerativi su base ossidativa e carbonilica. La ricerca in questo ambito si è focalizzata sullo sviluppo e applicazione di metodologie LC-MS/MS e immunoistochimiche per l’identificazione di modifiche post-trasduzionali di peptidi e proteine in diverse matrici biologiche come biomarkers precoci di danno ossidativo/carbonilico. Grazie alle competenze acquisite il centro di ricerca ha ottenuto in tale ambito un progetto di ricerca dal titolo MASSTRPLAN – MASS spectrometry TRaining network for Protein Lipid adduct Analysis finanziato dalla comunità europea.
  2. Studio delle interazioni covalenti e non covalenti ligando-macromolecola mediante spettrometria di massa. Questa area di ricerca riguarda l’identificazione e caratterizzazione di ligandi (covalenti e non) di macromolecole, in particolare proteine e acidi nucleici, mediante approcci diversificati di proteomica e spettrometria di massa, inclusa la spettrometria di massa ad alta risoluzione (HMRS) in modalità intact protein e bottom-up. La tecnologia è stata applicata in questi ultimi anni non solo per la ricerca di nuovi ligandi (covalenti e non-covalenti) ma anche per lo studio del meccanismo di aptenazione delle proteine.
  3. Identificazione e sviluppo dei derivati della carnosina ad attività detossificante le specie reattive carboniliche (RCS) citotossiche. La linea di ricerca ha come obiettivo la progettazione (in collbroazione con laboratori di molecula modelling, Giulio Vistoli), sintesi (in collabroazione con laboratori di sintesi del DISFARM, Prof. Dallanoce e Fumagalli) e lo sviluppo di nuove molecole ad attività detossificante le specie RCS che si originano dai processi di ossidazione a carico di lipidi e zuccheri e coinvolti com induttori patogenetici di molteplici patologie tra cui il diabete. Su tale tematiche il laboraotrio collabora con numerosi centri di ircerca Internazionali tra cui il laboraotrio diretto dal Prof. Anderson , il laboratorio della dr. Fedorova, Prof. Uchida, Prof. Spickett.
  4. Principi attivi naturali di interesse farmaceutico. In questa tematica sono raggruppate le ricerche volte all’isolamento, alla caratterizzazione, all’analisi quantitativa e alla valutazione dell’attività biologica in sistemi in vitro e in vivo di principi attivi naturali di interesse farmaceutico. In particolare, mediante tecniche estrattive e cromatografiche, spettroscopiche (UV-Visibile, NMR) e di spettrometria di massa. Oltre all’aspetto analitico il labroatorio è inoltre dotato di attrezzature di biologia molecoalre e cellulare per la valutazione di efficacia in modelli cellulari (attività anti-infiammatoria) e in vitro (attività antiossidante).
  5. Studi ADMET. Un aspetto importante nel processo di drug discovery è la valutazione della stabilità metabolica, e l’identificazione strutturale precoce dei metaboliti di nuovi potenziali farmaci. Il Tali informazioni (identificazione delle sotto-strutture più labili) indicheranno le modificazioni strutturali da apportare per incrementare la stabilità metabolica, e al contempo, consentendo l’identificazione di eventuali prodotti di attivazione metabolica, costituiranno una valutazione precoce di sicurezza. Il laboratorio di ricerca ha una lunga tradizione in tale ambito e a tutt’oggi ha sviluppato competenze analitche per lo studio della stabilità metabolica in diverse matrici di primati e roditori (frazioni epatiche, plasma, cute), stabilità in fluidi gastrici e intestinali ricostruiti, identificazione e caratterizzazione di metaboliti, tossicità cellulare, farmacocinetica nell’animale e nell’uomo, essendo state sviluppate le seguenti competenze:
    a) Studio del metabolismo in vitro e in vivo di farmaci e loro interazione con i sistemi enzimatici detossificanti epatici
    b) Studio dei processi di detossificazione epatica di xenobiotici in condizioni fisiologiche e patologiche
    c) Sviluppo e applicazione di nuove metodologie in spettrometria di massa per la determinazione quali-quantitativa di farmaci e metaboliti in matrice complessa (cellule, tessuti, fluidi biologici)
    d) Sviluppo e applicazione di metodi LC-MS/MS per gli studi ADMET in vivo.
  6. Proteomica quantitativa. Questa linea di ricerca si occupa dello studio del meccanismo d’ azione di molecole bioattive, coinvolte nella prevenzione di malattie e nel mantenimento dello stato di salute. Lo studio si avvale di modelli cellulari, animali e fluidi biologici e riguarda la valutazione quantitativa dell’espressione di proteine e la descrizione della variazione del sistema biologico a seguito del trattamento mediante l’identificazione dei pathway proteici coinvolti (analisi di network). Gli approcci proteomici quantitativi utilizzati (SILAC, iTRAQ, TMT, label free) si basano su avanzate metodologie analitiche: tecniche di separazione (cromatografia liquida nano, cromatografia di affinità, elettroforesi mono e bidimensionale di proteine), di spettrometria di massa tandem ad alta risoluzione, ed analisi di bioinformatica e statistica.
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