Descrizione

Il gruppo di ricerca si occupa dei diversi aspetti dell’analisi strumentale nelle scienze farmaceutiche, tra cui:

• identificazione di biomarkers e target farmacologici;
• messa a punto e applicazione di nuovi approcci analitici nel processo di progettazione e sviluppo di farmaci;
• studio delle interazioni farmaco-target molecolare e del metabolismo di farmaci e xenobiotici;
• progettazione e sviluppo di molecole biologicamente attive;
• controllo qualità di farmaci, dispositivi medici, integratori nutrizionali, estratti vegetali e cosmetici;
• isolamento, caratterizzazione e valutazione in vitro e in vivo dell’attività biologica di principi attivi di origine naturale;
• analisi quantitativa di profili proteici, lipidici e metabolomici (studi “omici”) di matrici complesse, animali e vegetali mediante tecniche di cromatografia liquida e spettrometria di massa ad alta risoluzione;
• studio di network di segnale e metabolici basati su integrazione di dati “omici”, mediante approcci di bioinformatica.

In particolare, il gruppo di ricerca 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. Quest’ 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 analysis (approccio top-down) e shotgun proteomics (approccio 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 collaborazione con laboratori di molecular modelling, Prof. Giulio Vistoli), sintesi (in collaborazione con laboratori di sintesi del DISFARM, Prof. sse 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 come induttori patogenetici di molteplici patologie, tra cui il diabete. Su tale tematiche il laboratorio collabora con numerosi centri di ricerca Internazionali, tra cui i laboratori diretti dal Prof. Anderson (University of Iowa), dalla dr. Fedorova (University of Dresden), Prof. Uchida (University of Tokyo), Prof. Spickett (Aston University), Prof. Correa (Sao Paulo State University).
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, sono utilizzate tecniche estrattive e cromatografiche, spettroscopiche (UV-Visibile, NMR) e di spettrometria di massa. Il laboratorio, oltre all’aspetto analitico, è dotato di attrezzature di biologia molecolare e cellulare per la valutazione di efficacia in modelli cellulari.
5. Studio di network basato su dati “omici”. 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 nuovi modelli cellulari (2D/3D), animali e fluidi biologici e riguarda la valutazione quantitativa dell’espressione di proteine, lipidi e metaboliti e la descrizione della variazione del sistema biologico a seguito del trattamento mediante l’identificazione dei pathway di segnale e metabolici coinvolti (analisi di network). Gli approcci “omici” quantitativi utilizzati 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. Questa tematica è stata anche finanziata dal progetto europeo Marie Skłodowska-Curie Actions dal titolo “MoGlyNet” (Call: H2020-MSCA-ITN-2015).
6. Studi ADMET. Un aspetto importante nel processo di drug discovery è la valutazione precoce della stabilità metabolica di molecole, con l’identificazione strutturale dei metaboliti principali. Tali informazioni indicheranno le sottostrutture più labili e le modifiche strutturali necessarie per incrementare la stabilità delle molecole. Al contempo, sono identificabili anche eventuali prodotti di attivazione metabolica, per una valutazione precoce in termini di efficacia e sicurezza. Il laboratorio di ricerca ha una lunga tradizione in tale ambito e ha sviluppato competenze analitiche per l’analisi in diverse matrici biologiche di primati e roditori, tra cui plasma, cute, frazioni epatiche, fluidi gastrici e intestinali ricostruiti, o estratti e semipurificati da modelli cellulari. Le principali attività riguardano lo sviluppo di metodi mediante cromatografia liquida accoppiate con rivelatori UV o spettrometria di massa (LC-UV e LC-MS/MS) per l’analisi qualitativa e quantitativa di farmaci e metaboliti in matrice complessa. Questi metodi sono applicati per identificare e caratterizzare metaboliti, valutare la tossicità cellulare, analizzare matrici biologiche provenienti da studi di farmacocinetica nell’animale e nell’uomo o studiare le interazioni tra farmaci e sistemi enzimatici, inclusi processi di attivazione e inibizione di enzimi o metabolismo epatico ed extraepatico.

Codici ERC
PE4_5 Analytical chemistry
PE4_9 Method development in chemistry
PE5_11 Biological chemistry and chemical biology
PE5_18 Medicinal chemistry
LS1_13 Early translational research and drug design
LS2_8 Proteomics
LS2_9 Metabolomics
LS2_10 Glycomics/Lipidomics
LS2_11 Bioinformatics and computational biology
LS4_8 Impact of stress (including environmental stress) on physiology
LS4_9 Metabolism and metabolic disorders, including diabetes and obesity
LS4_10 The cardiovascular system and cardiovascular diseases