RICERCA ITALIANA     

Ricerca e Sviluppo del Farmaco (CHEM-PROFARMA-NET). Sintesi, caratterizzazione biologica e farmacologica di nuove molecole organiche, bioorganiche e naturali ad attività antidegenerativa (neuro o cardiovascolare), immunomodulatrice, antivirale ed anti-infettiva.

Abstract

Premesso che con il programma strategico del FIRB 2003-2006, denominato metodologie e tecnologie per la farmaceutica, sono stati attivati tre nodi (drug design e sintesi, imaging e protein folding), con l’accordo di programma FIRB-Reti 2005-2007 si persegue il completamento della rete FARMACHIM-NET con la realizzazione di ulteriori quattro nodi di cui tre per aree terapeutiche:
• malattie neurodegenerative
• principi attivi di origine naturale in oncologia e per malattie dismetaboliche
• malattie infettive ed antibiotici
ed un nodo per tecnologie abilitanti:
• chimica, riconoscimento, separazione molecolare, chiralita’ e drug delivery.
Considerato che altri strumenti d’intervento verranno attivati nell’ottica di completare l’approccio strategico e nel contempo valorizzare temi di ricerca considerati nei primi FIRB (2000-2003), il progetto si propone di contribuire alla realizzazione di una rete avanzata costituita da strutture di ricerca e centri di produzione che, grazie alle più moderne tecnologie e metodiche chimiche e biologiche, venga rivolta alla scoperta di nuovi principi attivi sia di nuova sintesi che di origine naturale con un’azione antineurodegenerativa, antivirale, antimicrobica, chemiopreventiva, antitumorale, immunomodulante e metabolica (CHEM-PROFARMA-NET). La rete prevede anche attività di analisi, purificazione e delivery delle molecole di interesse. La disponibilità di materiali e metodologie avanzate permetterà non solo lo sviluppo e la produzione di molecole dotate di attività terapeutica ma anche di controllarne la purezza a livelli estremi (ppb), ottenerne quantità discrete a costi inferiori ed in tempi ridotti, realizzare formulazioni più efficaci, avere informazioni dettagliate sulla struttura in soluzione delle specie attive e dei loro addotti con macromolecole target, con particolare enfasi sugli aspetti stereochimici. Le attività di valutazione saranno volte all’identificazione e validazione di nuovi target a rilevanza terapeutica, cercando di comprendere e definire il ruolo di vie di segnalazione che conducono dall’alterazione genica (approccio “gene-to-function”), ed esperimenti per la messa a punto di nuovi saggi biologici su target isolati (molecolari) o su linee cellulari che permettano l’identificazione e la validazione di target quali efficaci bersagli terapeutici di sostanze bioattive (“target validation“). Verranno eseguiti screening ad alta capacità (high throughput screening, HTS) di collezioni di molecole, utilizzando formati a 96 o 384 pozzetti per eseguire lo screening rapidamente, per identificare e prioritarizzare nuovi principi attivi, o hits, facilmente riconducibili a molecole brevettabili; alla loro ottimizzazione strutturale attraverso sintesi iterativa e parallela ad alte rese e che permetta flessibilità strutturale (sintesi di molti analoghi); al profiling biologico dei composti preparati, sia in vitro (efficacia, selettività, eADME) che in vivo (efficacia, farmacocinetica e farmacodinamica, tossicologia). Le Unità Operative coinvolte nella valutazione biologica dovranno considerare gli effetti terapeutici di sostanze attive sulla prevenzione e/o riduzione dei sintomi delle patologie sopra elencate. A tale proposito partecipano alla rete laboratori di Enti di ricerca noti per i loro studi su queste patologie. Saranno svolti esperimenti in vivo su modelli animali (già ampiamente caratterizzati dagli studiosi delle varie Unità Operative) e sarà testata l’efficacia di molecole innovative nella riduzione dei sintomi e nella prevenzione della condizione patologica. In parallelo, saranno svolti esperimenti in vitro, tesi a caratterizzare le vie intracellulari di azione delle molecole utilizzate e a migliorarne l’efficacia. Le tecniche impiegate comprendono le metodiche più moderne di biochimica, biologia cellulare, farmacologia, microscopia avanzata, imaging, elettrofisiologia (in vivo ed in vitro), microchirurgia, valutazione del comportamento animale.
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Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca

Luca PANI, CNR

Obiettivo del Finanziamento

I quattro nodi e le unità operative sono fortemente integrati tra loro come evidenziato nelle figure allegate. Scopo della presente rete è quello di favorire le potenzialità di ciascuna unità in una stretta relazione con gli altri partner del network e con i centri precedentemente finanziati. Gli obiettivi sono i seguenti:





A) Antivirali e Antimicrobici
La ricerca di nuovi target sarà articolata come segue:
1. Definizione del ruolo delle chinasi cellulari e di vari fattori intracellulari redox-regolati (Bcl-2, fattori di trascrizione, enzimi antiossidanti) nell’infezione da virus respiratori e da Herpes simplex.
2. Studi sull’interazione proteina-proteina (MAP kinasi p38-NP influenza; MAP kinasi-NFB) e successivo isolamento dei complessi di reazione per valutarne le modificazioni indotte dall’infezione virale con metodiche di metabolomica.
3. Caratterizzazione delle variazioni del bilancio redox intracellulare e loro ruolo nel controllo della replicazione virale e di eventuali risposte cellulari di tipo infiammatorio o apoptotico.
4. Caratterizzazione delle alterazioni dell’omeostasi cellulare e dei segnali Ca2+ a seguito di infezione virale, e determinazione delle alterazioni dei livelli e/o dei segnali di Ca2+ in grado di inibire la replicazione virale.
5. Ricerca di possibili target a livello di differenti organuli cellulari la cui inibizione possa costituire un ostacolo alla replicazione virale e/o alla induzione della risposta infiammatoria.
6. Pathways metabolici specifici delle loro peculiari condizioni di crescita (es. la produzione di GMP-di-ciclico nei biofilm batterici).
7. Screening cellulari per composti con attività antibiofilm (in E. coli, P. aeruginosa).
8. Molecole regolatrici dei processi adattativi necessari ad operare gli switching fenotipici prelusivi della fase patogena (es. sistemi di controllo epigenetico dell’espressione genica regolanti lo stato di acetilazione delle proteine istoniche).
9. Piccole molecole e sistemi recettoriali coinvolti nei fenomeni di quorum sensing e nella correlata regolazione dell’espressione di geni biofilm specifici.
10. Molecole glicoconiugate coinvolte nella virulenza (es. polisaccaridi capsulari).
11. Molecole glicoconiugate modificate (es. glicosilfosfati coniugati con opportune proteine carrier)


B) Tecnologie di Processo e di Prodotto
1. Progettazione e realizzazione di nuovi materiali per applicazioni cromatografiche basati sul riconoscimento molecolare
2. Sviluppo di nuove metodologie di separazione ad alta efficienza globale in termini di velocità d’analisi, selettività, loading, riproducibilità e basso costo, basate su nano- e micro HPLC, UPLC, HPLC-MS e GC-MS.
3. 3.Ottimizzazione della separazione e purificazione cromatografia a livello preparativo..
4. Caratterizzazione strutturale, termodinamica, dinamica e stereochimica di addotti tra molecole di interesse biofarmaceutico e macromolecole biologiche, attraverso l’uso combinato di tecniche spettroscopiche e spettrometriche (NMR, CD, MS)
5. Progettazione e realizzazione di Drug Delivery Systems innovativi

C) Antidegenerativi
1. Saggiare l’efficacia terapeutica della somministrazione intranasale di fattori neurotrofici non-NGF (es. BDNF e IGF-1), nel topo transgenico AD11;
2. Valutare l’efficacia dell’esposizione ad un ambiente arricchito (AA) di stimoli sensoriali e motori nel rallentare l’insorgenza e la gravità dei sintomi patologici nel topo AD11.
3. Screening in vivo ed in vitro di molecole e composti anti-ossidanti sulla AD. Sviluppo di precursori (“prodrugs”), in grado di aumentare la biodisponibilità dei polifenoli.
4. Attenuazione del fenotipo Alzheimer in mutanti PS mediante farmaci che agiscano direttamente o indirettamente sul contenuto di Ca2+ dei depositi intracellulari ed extracellulari.
5. Effetto della ciclosporina A, classico inibitore del poro di transizione di permeabilità (PTP) su parametri comportamentali e aspetti istopatologici notoriamente distintivi in modelli murini della AD.
6. Investigare in modelli in vitro se la up-regolazione dei recettori nicotinici è in grado di proteggere le cellule nervose dall’azione citotossica della proteina beta-amiloide,
7. Completare la caratterizzazione di nuovi derivati più lipofilici del composto CC4 e di nuovi farmaci nicotinici selettivi (es. ICH3) su diversi sottotipi recettoriali.
8. Valutare la modulazione farmacologica del sistema endocannabinoide e dopo l’impiego di composti noti e di farmaci di nuova sintesi ad azione sulla FAAH, sul MGL, o sui recettori CB1 e/o CB2 nei fenomeni neurodegenerativi osservati in modelli animali di AD e nell’HD.
9. Comparare i risultati di cui al punto precedente con la modulazione farmacologica del sistema endocannabinoide e dopo l’impiego di composti noti e di farmaci di nuova sintesi ad azione sulla FAAH, sul MGL, o sui recettori CB1 e/o CB2 nei fenomeni di neurodegenerazione “funzionale” osservata in modelli animali di Sclerosi laterale amiotrofica, psicosi e abuso di sostanze.
10. Analizzare le vie di penetrazione e del traffico delle BoNT/E in neuroni centrali, per definire le specificità di azione delle tossine; valutare dell’effetto delle tossine sulle crisi ricorrenti in un modello murino di epilessia del lobo temporale;
11. Studio della possibile utilizzazione della BoNT/E a scopo diagnostico su soggetti per cui è indicata la terapia chirurgica dell’epilessia. La somministrazione nel focolaio epilettico di BoNT/E potrebbe costituire uno strumento reversibile per diagnosticare se la resezione dell’area infusa conduce al blocco permanente dell’attività critica.
12. Caratterizzazione di cellule staminali cerebrali umane isolate da cadaveri e della loro possibile utilizzazione nella malattia di Canavan, Leucodistrofia Metacromatica, Morbo di Pelizaeus-Merzbacher, Sclerosi Multipla, Ictus, Sclerosi Laterale Amiotrofica e altri disordini cerebrali.

D) Identificazione di composti di origine naturale come biomodulatori delle funzioni cellulari.
1. Definire il ruolo di composti naturali di origine animale e vegetale nella prevenzione dello stress ossidativo, dei tumori e di patologie dismetaboliche e su base immunitaria.
2. Caratterizzare le interazioni sostanza di origine naturale-geni per mezzo di tecnologie genetiche e genomiche.
3. Studiare il potenziale superamento della farmacoresistenza in cellule tumorali e del potenziale impiego di molecole di origine naturale in associazione a chemioterapici antitumorali tradizionali.
4. Studiare i principi attivi di origine naturale, di natura proteica, relativamente alla efficacia nel trattamento di malattie su base immunitaria in modelli animali, facendo uso di animali normali e geneticamente modificati.
5. Studiare tramite molecular modeling, farmacologia molecolare e terapia sperimentale il possibile effetto di tali principi attivi sull’interazione proteina-proteina e farmaco-proteina ed individuare target molecolari, definire i meccanismi d’azione e valutare l’efficacia terapeutica in modelli sperimentali di malattie su base immunitaria.
6. Prevenzione e terapia dell’arteriosclerosi in animali da esperimento (ratti, topi transgenici) che siano in condizione da sviluppare lesioni arteriose in presenza o meno di acidi grassi omega-3, in combinazione o no con statine; di diversi livelli di statine con o senza steroli e stanoli e in varie combinazioni con prodotti naturali.
7. Individuare e testare l’attività di molecole disegnate sulla base dei dati ottenuti con i principi attivi di origine naturale.<<<

Durata

36 mesi