RICERCA ITALIANA     

Laboratorio di Immunobiotecnologie e proteomica funzionale

Università degli Studi di Genova

Abstract

Questo progetto è mirato alla costruzione di un Laboratorio d'avanguardia, presso il Centro per le Biotecnologie Avanzate (CBA) di Genova, di Immunobiotecnologie e Proteomica funzionale. Il Laboratorio si propone di integrare piattaforme tecnologiche sofisticate e che necessitano di grandi apparati con ricerca innovativa nella prospettiva del trasferimento tecnologico e della comunicazione fra ricerca di base e ricerca industriale. L'attività del Laboratorio sarà focalizzata sui recettori, di membrana o in forma solubile, con particolare enfasi sulle immunobiotecnologie e sui sistemi di comunicazione intercellulari. Il Laboratorio integrerà competenze avanzate e complementari, sia dal punto di vista delle tecnologie che da quello della innovazione scientifica. A fondamento del Laboratorio si intendono costruire piattaforme tecnologiche su tecnologie abilitanti quali produzione di anticorpi monoclonali murini e umani, espressione di recettori e muteine, trasduzione del segnale, profiling trascrizionale e proteomica funzionale, modeling molecolare finalizzato al disegno di antagonisti.
Su questa base orizzontale, costituita da piattaforme tecnologiche, si impianteranno linee di ricerca innovative interconnesse, mirate a identificare nuove molecole e paradigmi nel settore delle immunobiotecnologie e della comunicazione intercellulare, offrendo per il trasferimento le molecole stesse, i reagenti generati nella loro analisi (es. anticorpi monoclonali, muteine) e molecole validate come target per sviluppo di farmaci utilizzando tecnologia appropriata inclusa la generazione di animali geneticamente modificati. Oltre a costituire luogo di integrazione fra piattaforme tecnologiche e ricerca innovativa mirata al trasferimento industriale, il Laboratorio costituirà sede privilegiata per un rapporto bidirezionale fra gruppi di ricerca innovativi e industria fondata sull'innovazione. Infatti i gruppi proponenti comprendono laboratori di ricerca accademica universitaria (espressione di due Centri di Eccellenza MIUR), istituzioni accademiche non profit, e industria. Piattaforma tecnologica, ricerca innovativa e integrazione fra ricerca accademica e industria si svilupperanno in particolare su alcune tematiche di grande interesse per il trasferimento, quali l'identificazione di recettori inibitori e attivatori del sistema immunitario, i recettori dell'immunità innata di membrana e circolanti, i recettori per le citochine infiammatorie, i recettori per le chemochine, i sistemi in generale di comunicazione intercellulare mediante metaboliti-segnale e contatto/adesione.
In questa visione fondata sulla integrazione e la complementarietà fra piani e approcci diversi, il Laboratorio costituirà una core facility aperta all'esterno, in particolare a gruppi industriali, convenzionali o di piccola industria biotecnologica, dedicati all'innovazione. La credibilità della proposta è fondata sul track record dei proponenti, sia dal punto di vista dell'innovazione che dal punto di vista del trasferimento industriale di molecole e metodologie. L'attivazione del nuovo Laboratorio è anche funzionale all'attività di alta formazione di giovani ricercatori, a livello sia nazionale sia internazionale.
Il Laboratorio sarà insediato al CBA, nella prospettiva di diventare una Core Facility essenziale. Il CBA è particolarmente idoneo ad ospitare un Laboratorio di Immunobiotecnologie e Proteomica funzionale, essendo un Centro della Regione Liguria già collaudato come incubatore di impresa e con particolare vocazione nell'erogazione di servizi diagnostici avanzati. Pertanto il nuovo Laboratorio sembra rispondere ad entrambe le missioni istituzionali del CBA.
Per queste regioni, la proposta risulta allineata alle esigenze dell'Asse 2 delle Linee Guida del Governo in tema di Scienza e Tecnologia (13/03/2002), ma anche a quelle dell'Asse 4 del documento. <<<

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca

Lorenzo MORETTA, Universita' degli Studi di GENOVA

Obiettivo del Finanziamento

Le cellule del sistema immunitario esprimono un ampio spettro di molecole di superficie che a seguito dell'interazione con specifici ligandi trasportano all'interno le informazioni che ne regolano la funzione. E' sempre più evidente che i vari componenti dell'immunità sia innata che adattativa non agiscono in maniera indipendente ma comunicano invece tra loro grazie a interazioni recettore/ligando e a legame/rilascio di fattori solubili. Quindi la visione attuale è che la risposta immunitaria (per esempio contro patogeni o cellule tumorali) non sia il risultato dell'azione di un singolo tipo cellulare bensì il risultato di un'azione coordinata di più componenti del sistema immunitario. Queste considerazioni valgono anche per altri sistemi (per esempio quello neuroendocrino), alla base dei quali esistono complesse interazioni tra diversi tipi cellulari. Ne consegue che l'obiettivo principale del presente progetto è quello di costruire un nuovo laboratorio dedicato allo studio delle comunicazioni cellula-cellula (con particolare riguardo a quelle che caratterizzano il sistema immunitario) attraverso le strategie e le metodologie della proteomica funzionale. Questo obiettivo di fondo potrà essere realizzato attraverso la messa a punto di alcune piattaforme tecnologiche principali. Tali piattaforme sono volte all'identificazione di proteine di membrana funzionalmente attive (recettori, ectoenzimi, trasportatori); allo studio e alla caratterizzazione dei loro ligandi cellulari o solubili (recettori), dei loro substrati e prodotti (ectoenzimi) e delle molecole traslocate (trasportatori); all'identificazione delle molecole e dei sistemi integrati che partecipano alla trasduzione dei segnali generati a monte (interazione recettore/ligando, produzione di metaboliti-segnale da parte di ectoenzimi).
Uno degli obiettivi sarà la costruzione di una piattaforma basata sulla generazione di anticorpi monoclonali (mAbs) specifici per le varie proteine funzionalmente attive, soprattutto di natura recettoriale, e per i loro ligandi. Questo è infatti uno degli approcci che ha riscontrato il maggior numero di successi nell'identificazione di nuove molecole di rilevante interesse biologico. I mAbs rappresentano una fonte illimitata di reagenti specifici che possono essere facilmente utilizzati per la caratterizzazione fenotipica, funzionale, biochimica e l'identificazione delle proteine specificamente riconosciute tramite purificazione e analisi della sequenza amino acidica con spettrometria di massa o screening di librerie di cDNA. E' da notare inoltre che i mAbs sono sempre più utilizzati in campo clinico sia a scopo diagnostico che per approcci terapeutici innovativi. Alcuni dei gruppi proponenti hanno una comprovata esperienza in questo campo avendo identificato grazie alla generazione di nuovi mAbs un gran numero di molecole recettoriali o co-recettoriali fondamentali per la funzione di componenti diversi del sistema immunitario. Tali reagenti hanno permesso di chiarire molti dei meccanismi alla base della risposta immunitaria e sono diventati di uso comune su scala mondiale grazie al loro sviluppo commerciale. In questo ambito, è opportuno sottolineare come l'Unità industriale afferente alla proposta (Dompé SpA) ha una consolidata esperienza nel clonaggio ed espressione di anticorpi monoclonali completamente umani. Tale esperienza, unica nel panorama italiano, si basa anche su una struttura di produzione pilota "clinical grade" di anticorpi monoclonali umani con un impianto fermentativo di 300 litri.
Un altro obiettivo sarà la messa a punto di piattaforme per la purificazione di proteine di membrana. Grazie alla piattaforma precedente sarà possibile generare e mettere a punto nuove tecnologie per la purificazione delle proteine di membrana sopra ricordate: recettori, loro ligandi, enzimi, trasportatori. Uno dei sistemi sperimentali utilizzato dai proponenti si basa su purificazione con cromatografia di affinità, separazione delle proteine su gel di poliacrilamide, identificazione della stessa tramite metodi colorimetrici e analisi dei frammenti triptici tramite spettrometria di massa. E' chiaro che, nonostante sia stato utilizzato con successo, si tratta di un iter sperimentale lungo e complesso che associa sistemi tecnologicamente avanzati a metodiche largamente obsolete. Ciò rende l'intero processo poco efficiente e soprattutto difficilmente riproducibile. Inoltre le fasi che precedono l'analisi dei frammenti triptici prevedono l'utilizzo di quantità elevate di materiale cellulare di partenza ed evidenti perdite dello stesso durante le varie fasi di purificazione/separazione. E' nostra intenzione fare convergere le specifiche competenze dei proponenti allo scopo di mettere a punto piattaforme tecnologiche mirate all'isolamento e all'identificazione di strutture complesse quali le proteine di membrana. Ci avvarremo da una parte di tecnologie avanzate quali la spettrometria di massa in fase liquida, i BIAcore sensor chips e la plasmon resonance e il modeling molecolare delle interazioni recettore-ligando, dall'altra di tools biologici che non saranno limitati ai mAbs ma comprenderanno anche recettori o ligandi chimerici solubili e trasfettanti stabili esprimenti l'una o l'altra molecola, oltre che complessi enzima-substrato e trasportatore-soluto. Inoltre, l'applicazione della metodologia Multidimensional Protein Identification Technology (MudPIT, disponibile presso la UO 004) permetterà la caratterizzazione e quantificazione dei complessi proteici, in particolare di membrana.
Le competenze e le tecnologie di cui sopra potranno inoltre essere utilizzate per la costruzione di piattaforme per lo studio delle interazioni tra proteine e ligandi e per l'analisi dei rapporti struttura-funzione-regolazione di queste proteine di membrana. Dati sperimentali e clinici dimostrano chiaramente che le proteine e glicoproteine di membrana non sono entità isolate e indipendenti, ma fanno parte di complessi sopramolecolari in continua formazione, per es. complessi recettore-corecettore, che si muovono rapidamente lungo la membrana localizzandosi in sedi ristrette. Tali complessi sono inoltre associati a complessi di molecole sia transmembranarie che citoplasmatiche che trasducono a cascata i segnali raggiungendo il nucleo della cellula. E' quindi fondamentale analizzare e comprendere le basi molecolari che da una parte regolano l'interazione tra le molecole di superficie e dall'altra permettono loro di trasmettere in maniera corretta le informazioni derivate dall'interazione con i ligandi specifici.
Le diverse piattaforme tecnologiche del presente progetto permetteranno l'integrazione dei dati riguardanti la struttura di un particolare recettore, la natura del suo ligando, le interazioni con altre molecole di membrana o con i meccanismi di trasduzione del segnale. Tutto ciò porterà alla conoscenza approfondita dei meccanismi molecolari alla base delle varie funzioni cellulari. <<<

Durata

60 mesi