• Medicinal Chemistry 3 3410 749x388 © 2016 IIT 5153
  • NMR Laboratory 2 3412 749x388 © 2016 IIT 5155
  • In Vivo Pharmacology 3408 749x388 © 2016 IIT 5151
  • Medicinal Chemistry 2 3409 749x388 © 2016 IIT 5152
  • NMR Laboratory 1 3411 749x388 © 2016 IIT 5154

La linea di ricerca D3 Pharmachemistry possiede competenze e tecnologie per lo studio e lo sviluppo di nuovi farmaci. Il nostro laboratorio è, inoltre, in grado di supportare progetti nell'ambito della diagnostica e del drug delivery.

La linea comprende vari laboratori e gruppi con un ampio raggio di competenze inclusa la chimica farmaceutica, la chimica analitica e bioanalitica, spettroscopia NMR, farmacologia in vivo e in vitro, nanotossicologia, elaborazione di dati e automazione di laboratorio. Grazie a queste competenze e a strumentazioni all'avanguardia, il gruppo di D3 Pharmachemistry può affrontare la sintesi e la caratterizzazione di nuovi promettenti farmaci e la valutazione della loro attività biologica tramite test in vitro. Siamo in grado di valutare anche la tossicità dei composti e dei materiali e l'efficacia di farmaci e sostanze bioattive su modelli animali, quantificare molecole in fluidi biologici e tessuti, cercare potenziali biomarker per monitorare l'attività e la tossicità di molecole e nuovi materiali. L'approccio multidisciplinare alla ricerca permette di supportare i gruppi di IIT impegnati nell'area della scienza della vita o in sistemi intelligenti per drug delivery.

Activities

Il gruppo di Chimica Farmaceutica si occupa di sintetizzare nuove molecole per i progetti di  scoperta farmaci. I punti di partenza per i programmi di Chimica Farmaceutica sono i cosiddetti “hits”, composti identificati mediante diversi tipologie di screening a partire da composti commerciali o presenti nella collezione di composti chimici di IIT, costituita da oltre 15.000 molecole.

La farmacologica degli hits viene progressivamente migliorata attraverso la sintesi di molecole analoghe fino all' identificazione di “lead”, cioè composti dotati di migliore attività. Le proprietà farmaceutiche dei leads sono in seguito ottimizzate attraverso un processo iterativo, in cui l’obbiettivo finale è l'identificazione di candidati per lo sviluppo preclinico e per eventuali successivi test clinici.

Il laboratorio possiede infrastrutture aggiornate allo stato dell’arte ed è dedicato allo sviluppo di metodi analitici e bioanalitici per lo studio di piccole molecole e di biomolecole. Diversi test sono disponibili per caratterizzare nuovi composti derivanti da progetti di scoperta farmaci, quali la determinazione della solubilità e della stabilità metabolica.

Inoltre, per la molecole più interessanti viene studiato il loro profilo farmacocinetico. Il laboratorio possiede una notevole competenza nella proteomica, metabolomica e lipidomica.Queste tecnologie sono applicate allo studio delle interazioni di composti e nuovi materiali/nanomateriali con i sistemi viventi, allo scopo di identificare e quantificare biomarcatori di attività e tossicità.

Le attività del laboratorio di NMR spaziano dalla determinazione della struttura e purezza di composti organici allo studio delle interazioni proteina-proteina e tra piccole molecole e proteine. Vengono inoltre sviluppati test di legame e di funzionalità, basati su NMR, per scoprire modulatori dell’attività di  proteine di interesse farmacologico che saranno utilizzati come punti di partenza per i progetti di scoperta di nuovi farmaci.

Altre attività sono costituite da studi di metabolomica che hanno lo scopo di identificare e quantificare biomarcatori per valutare le attività e/o tossicità di potenziali nuovi farmaci sia in-vitro che in-vivo.

Il laboratorio si occupa di valutare la capacità che hanno piccole molecole di modulare l’attività di target farmacologicamente rilevanti come enzimi e recettori. Diversi tipi di test in-vitro vengono sviluppati e utilizzati per studiare l’attività ed il meccanismo di azione dei composti di interesse.

Questi studi si estendono alla valutazione del profilo di sicurezza di piccole molecole e nuovi materiali/nanomateriali, ed allo sviluppo di modelli per cercare di predire le attività biologiche di sistemi di rilascio del farmaco e nanomateriali.

Nei progetti di scoperta di nuovi farmaci e di nuovi sistemi per il loro rilascio è fondamentale la caratterizzazione in vivo di composti e sistemi di rilascio del farmaco, basati su nanomateriali, inclusa la loro potenziale tossicità.

Questo gruppo si occupa di determinare la farmacocinetica, l’efficacia in modelli animali di malattia, ed evidenziare eventuali tossicità acuta di farmaci e di sistemi di rilascio del farmaco. Tali studi sono integrati dalla valutazione dei cambiamenti nei livelli di specifiche biomolecole endogene al fine di ottenere indicazioni sui meccanismi di azione e/o tossicità dei materiali testati.

Questo gruppo di ricerca si focalizza sui test di nanotossicologia che legano le proprietà chimico-fisiche e la funzione dei nanomateriali prodotti a specifici rischi. Questi sforzi includono lo sviluppo e la verifica di misure Safe by Design per facilitare l'identificazione di nuovi e più sicuri nanomateriali; la standardizzazione di metodi analitici in grado di determinare le proprietà chimico-fisiche (reattività in sistemi abiotici, carica di superficie e dimensioni, agglomerazione e dissoluzione) e i processi di biotrasformazione in fluidi biologici  (es. fluidi gastroitenstinali, polmonari, sudore, etc); culture cellulari 3D (epitelio polmonare e gastrointestinale) e la loro interazione con i nanomateriali e i farmaci, accorpando i dati le competenze sui metodi di azione delle nanoparticelle.
Il risultati di questi studi sono, poi, utilizzati per fornire indicazioni per lo sviluppo di procedure regolatorie e strumenti analitici in grado di aumentare la sicurezza durante l'utilizzo e la sintesi dei nanomateriali. Questi strumenti sono comunque testati per la loro applicabilità nella nanomedicina usando un ampio spettro di nanoparticelle di interesse biologico. Oltre a questo, una parte della ricerca è focalizzata allo sviluppo di nanovettori a base proteica, dotati di alta stabilità nel tratto gastrointestinale, per il rilascio di antiossidanti.

Collaborazioni

  • Smart Materials (A. Athanassiou): Caratterizzazione in vivo di nuovi materiali per applicazioni biomediche
  • Nano Carbon Materials (S. Giordani): Caratterizzazione in vitro di nanomateriali a base di carbonio
  • Graphene Labs (V. Pellegrini, F. Benfenati): metabolomica di neuroni esposti al grafene
  • Istituto Telethon (TIGEM – L. Galietta: nuovi target terapeutici nella fibrosi cistica polmonare
  • Istituto Giannina Gaslini (N. Pedemonte  - L. Galietta): Scoperta di nuovi farmaci per il trattamento della fibrosi cistica
  • Istituto Giannina Gaslini (R. Ravazzolo): Scoperta di nuovi farmaci per il trattamento della fibrodisplasia ossificante progressiva
  • Università di Genova (DIMES, R. Cancedda): Studi di proteomica su esosomi