Discovery Lab 2.0: ricerca per passione - V Edizione Napoli 24-28 Settembre 2018 CNR, Edificio di Biotecnologie Via De Amicis, 95 - Liceo Fermi Aversa
←
→
Trascrizione del contenuto della pagina
Se il tuo browser non visualizza correttamente la pagina, ti preghiamo di leggere il contenuto della pagina quaggiù
Discovery Lab 2.0:
ricerca per passione
V Edizione
Napoli 24-28 Settembre 2018
CNR, Edificio di Biotecnologie
Via De Amicis, 95Discovery Lab 2.0: ricerca per passione V Edizione - Napoli, Settembre 2018
L’Istituto di Biostrutture e Bioimmagini del Consiglio Nazionale delle Ricerche (IBB-CNR) utilizzando le competenze multidisciplinari in ambito chimico-biologico, medico e tecnologico svolge ricerca traslazionale, un ponte che unisce i risultati ottenuti dal laboratorio alle applicazioni mediche. L’Istituto per l’ Endocrinologia e l’Oncologia Sperimentale «G. Salvatore» (IEOS) svolge attività di ricerca transdisciplinare in campo biomedico: • Oncologia Molecolare • Metabolismo e sistema immunitario • Genomica ed Epigenomica del diabete Lo IEOS promuove inoltre attività di Formazione, di Divulgazione e Comunicazione scientifica per sensibilizzare l’opinione pubblica su scienza ed innovazione e per avvicinare le nuove generazioni alla ricerca. IBB Direttore: M. Mancini – direttore@ibb.cnr.it Coordinatore divulgazione e formazione scientifica IBB: A. Zannetti – antonella.zannetti@cnr.it Responsabile divulgazione scientifica IBB: B. Salvatore – barbara.salvatore@cnr.it IEOS Direttore: M. De Felice – direttore@ieos.cnr.it Coordinatore divulgazione scientifica IEOS: A. Kisslinger – a.kisslinger@ieos.cnr.it A. Mascia – a.mascia@ieos.cnr.it
Lunedì 24 Settembre
Dai topi all’uomo: un viaggio diandata e ritorno
Monica Fedele (IEOS)
Batteri, gli alleati delle biotecnologie per lo sviluppo di farmaci
Flavia Squeglia (IBB)
Nuove frontiere per costruire proteine intelligenti
Alessia Ruggiero (IBB)
Il corpo come password
Mario Savastano (IBB)MONICA FEDELE
Primo ricercatore IEOS
mfedele@unina.it
Dai topi all’uomo: un viaggio di andata e ritorno
La generazione di topi knockout costituisce un insostituibile approccio scientifico per
comprendere la funzione biologica di un gene e il suo eventuale coinvolgimento nella
patologia umana. Come in un viaggio di andata e ritorno, le evidenze sul topo sono trasferite
all’uomo, dove i risultati ottenuti sui topi vengono verificati sui tessuti umani. Poi, ritornando
sui topi, si potrà approfondire la comprensione dei meccanismi molecolari della patologia ed
eventualmente implementare una nuova terapia.
From mice to men: a round trip
The generation of knockout mice is an irreplaceable scientific approach to understand the
biological function of a gene and its potential involvement in a human pathology. As in a
round trip, evidences on the mouse are transferred to the man, where mouse results are
validated on human tissues. Then, back to the mouse, a better understanding of the molecular
mechanisms of pathogenesis and preclinical studies can be achieved.
5FLAVIA SQUEGLIA Ricercatore IBB flavia.squeglia@cnr.it Batteri, gli alleati delle biotecnologie per lo sviluppo di farmaci Una proteina ricombinante ha le stesse caratteristiche di quelle che si mangiano nella carne o si trovano in alcuni vegetali. È chiamata ricombinante solo perché non viene prodotta nel suo organismo naturale, ma altri organismi, come i batteri. La produzione di proteine ricombinanti costituisce una delle applicazioni di maggior successo e utilità delle biotecnologie. Infatti, lo studio delle proteine ci aiuta a capire meccanismi cellulari importanti e a sviluppare nuovi farmaci.. Bacteria, the allies of biotechnology in drug development Recombinant proteins have the same characteristics as those that are naturally present in meat or in some vegetables. It is called recombinant because it is not produced in its natural organism, but in other organisms, such as bacteria. The production of recombinant proteins is one of the most successful and useful applications of biotechnology. Indeed, the study of proteins helps us to understand important cellular mechanisms and to develop new drugs 6
ALESSIA RUGGIERO
Ricercatore IBB
alessia.ruggiero@cnr.it
Nuove frontiere per costruire proteine intelligenti.
La scelta del sistema cellulare da adottare per la produzione di proteine ricombinanti dipende
dalla natura stessa della proteina che si vuole ottenere. Gli organismi procarioti non attuano
alcuna delle modifiche post-traduzionali tipiche degli eucarioti, per cui se ciò è richiesto
occorre scegliere cellule eucarioti. Tra questi ritroviamo i lieviti (Saccharomyces cerevisiae,
un lievito simile a quelli usati per fare il pane, e Pichia pastoris), le cellule animali (cellule di
mammifero), cellule di insetto e vegetali. Queste metodiche consentono di ottenere proteine
identiche alle nostre endogene, oppure proteine più stabili, o più solubili.
Novel frontiers to build up intelligent proteins
The choice of the cellular system to be used for the production of recombinant proteins
depends on the nature of the protein to be obtained. Prokaryotic organisms do not perform
any post-translational modifications typical of eukaryotes. Therefore, when post-translational
modifications are needed, we must make use of eukaryotic cells. Among these, we can find
yeasts (Saccharomyces cerevisiae, a yeast similar to those used to make bread, and Pichia
pastoris), animal cells (mammalian cells), insect cells and plants. These methods allow us to
obtain proteins identical to our endogenous ones, or with better characteristics like better
stability, or better solubility.
7MARIO SAVASTANO Primo ricercatore IBB mario.savastano@cnr.it Il corpo come password L’uso delle password è la modalità standard per l’autenticazione degli utenti su un computer. Tuttavia le password possono essere comunque intercettate o sottratte illegalmente per cui è evidente che sono necessarie nuove soluzioni per l’autenticazione degli utenti. Una tecnologia per garantire un accesso in sicurezza sia a computer (accesso logico) che a luoghi (accesso fisico) e che sta rapidamente divenendo popolare è basata sul riconoscimento di alcune caratteristiche fisiche o comportamentali degli utenti e viene denominata “biometria”. Il riconoscimento degli utenti può avvenire attraverso la valutazione di un cospicuo numero di caratteristiche quali ad esempio quelle delle impronte digitali, dell’iride o anche del pattern vascolare della mano. Una serie di difficoltà non solo tecniche ma anche legate ad aspetti etici, legali e sociali può limitare l’uso delle tecnologie biometriche suggerendone l’impiego in determinate situazioni caratterizzate dalla necessità di raggiungere elevati standard di sicurezza. Il corpo come password non è più quindi una tecnologia del futuro ma una pratica che sta divenendo estremamente popolare ed accettata da gran parte degli utenti e che promette in maniera sempre più significativa di innalzare il livello di sicurezza individuale e collettiva. Your body becomes like a password The use of password is the standard mean for user authentication on computers. Anyway passwords can be illegally intercepted or stolen, so it is evident that a more convenient and secure solution to user authentication is necessary. A technology to grant secure access both to computers (logic access) and to physical areas (physical access) and that is becoming extremely popular is based on the recognition of human biological or behavioural features and is called “biometrics”. The recognition of a person may occur by means of the evaluation of a vast category of characteristics ranging from those of fingerprints, of the iris or also of the vascular patterns of the hand. A series of difficulties, not only technical but also linked to ethical, legal and social aspects, can limit the use of the biometric technologies, suggesting their usage in particular situations characterized by the need to reach high security levels. The body as a password is then no longer a technology of the future but a practice that is becoming extremely popular and accepted by most users and that promises to raise up always more the level of the individual and collective security. 8
Martedì 25 Settembre Ambiente ed alimenti: impatto degli inquinanti chimici sulla salute dell’uomo Rossella Valentino (IEOS) Il futuro dell’imaging ecografico Marcello Mancini (IBB) Medicina personalizzata: dalla ricerca di base alla terapia molecolare Tiziana De Cristofaro (IEOS) Materiali Biologici: un approccio traslazionale alla medicina rigenerativa. Alessandra Pelagalli (Università di Napoli Federico II) Come il microambiente influenza il comporamento tumorale Annachiara Sarnella (IBB)
ROSSELLA VALENTINO Primo Tecnologo IEOS rossella.valentino@cnr.it Ambiente ed alimenti: impatto degli inquinanti chimici sulla salute dell’uomo Obesità, Sindrome Metabolica, Diabete e Malattie Infiammatorie Croniche sono patologie non solo legate allo stile di vita, ma anche alla presenza nell’ambiente e nei cibi di prodotti chimici quali POPs (Persistent Organic Pollutants) e EDCs (Interferenti Endocrini) Environment and food: impact of chemical pollutants on health Obesity, Metabolic Syndrome, Diabetes and Chronic Inflammatory Diseases are pathologies not only related to lifestyle, but also to the presence in the environment and in foods of chemical compounds such as POPs and EDCs. 10
MARCELLO MANCINI
Dirigente di Ricerca - IBB (Direttore)
marcello.mancini@cnr.it
“Il futuro dell’imaging ecografico” - Tendenze emergenti e
innovazioni in ecografia diagnostica
Anche se le apparecchiature ecografiche per applicazioni mediche sono in uso ormai da alcuni
decenni, negli ultimi anni vi è stata una rapida espansione delle loro applicazioni. Grazie ai
rapidi progressi dell’elettronica e dei sensori, i sistemi ad ultrasuoni si sono evoluti da sistemi
piuttosto pesanti montati su carrello a sistemi portatili, versatili e multifunzionali ad alte
prestazioni. L’introduzione di dispositivi portatili e di trasduttori wireless consentono una
valutazione diagnostica tempestiva di condizioni cliniche altamente rischiose per la vita e
tempo-dipendenti.
Nei Dipartimenti di emergenza l’ecografia ha subito una rivoluzione culturale che, in parallelo
con l’evoluzione della tecnologia, ha spostato la diagnostica dagli ambulatori al letto del
paziente (‘bedside’) e poi ‘sul posto’ dovunque sia (‘point-of-care’), per diventare focalizzati
su singoli problemi (‘focused US’) ed essere integrata con i dati clinici nella gestione di quadri
complessi, con la maneggevolezza di uno stetoscopio nelle mani del clinico che ha in cura il
paziente. L’ecografo può essere utilizzato a letto dell’ammalato o in spazi ristretti (ad esempio
in sala operatoria o in autombulanza).
I trasduttori wireless possono essere utilizzati per immagini fino a 10 metri di distanza e sono
costruiti per resistere a potenziali cadute o incidenti e per essere utilizzati anche in situazioni
estremamente difficili (nella sede di un incidente stradale o in campi di guerra).
Altre recenti tendenze tecnologiche negli ultrasuoni comprendono i progressi nell’imaging a
contrasto, nell’imaging volumetrico e l’elastografia. Oltre a fornire l’imaging in tempo reale
dell’anatomia è possibile visualizzare il flusso sanguigno, visualizzare immagini 3D in tempo
reale delle strutture e differenziare più facilmente i tumori maligni da quelli benigni.
La disponibilità di microbolle che migliorano il contrasto offre ai medici la capacità di
delineare più chiaramente i tessuti dai fluidi. Aumentando l’intensità dell’ultrasuono riflesso,
le microbolle creano nell’immagine un netto contrasto tra i tessuti ed il flusso ematico.
L’aumento della potenza di calcolo nei sistemi a ultrasuoni consente immagini volumetriche
in 3D e in 4D che possono essere di aiuto in applicazioni chirurgiche complesse e procedure
interventistiche.
La tecnologia Fusion offre la possibilità di sincronizzare l’imaging ad ultrasuoni con la
tomografia computerizzata o la risonanza magnetica, migliorando il rilevamento di lesioni
difficili da trovare.
Le innovazioni in elastografia consentono di differenziare tra tessuto normale più soffice
11
e tumori maligni più rigidi. Queste innovazioni continueranno ad espandersi ed i medici
utilizzeranno sempre di più gli ultrasuoni insieme alle altre modalità di imaging per migliorare
la diagnosi e per pianificare le procedure interventistiche.“The future of ultrasound imaging” Emerging trends and innovations in diagnostic ultrasound Although ultrasound equipment for medical applications has been in use for some decades, in recent years there has been considerable technological innovation and rapid expansion of their applications. Thanks to rapid advances in microelectronics and sensors, ultrasound systems have evolved from rather heavy, cart-mounted systems to portable, versatile and multi-purpose high- performance systems. The introduction of portable devices and wireless transducers allow a timely diagnostic evaluation of highly risky life and time-dependent clinical conditions. In the emergency departments the ultrasound has experienced a cultural revolution that, together with technological advances, has moved diagnostic from clinics to bedside and then ‘on the spot’ wherever it is (‘point-of-care’), to become focused on individual problems and be integrated with clinical data in the management of complex frameworks, being as manageable as a stethoscope in the hands of the clinician. The ultrasound can be used in the bedside or in narrow spaces (for example in surgery or in an ambulance). Wireless transducers can be used even in extremely difficult situations (in a car accident or in a war camp). Other recent technological trends in ultrasound include advances in contrast imaging, volumetric imaging and elastography. In addition to providing real-time imaging of the anatomy, you can view blood flow, view real-time 3D images of structures, and more easily differentiate malignant from benign tumors. The availability of contrast-enhancing microbubbles gives clinicians the ability to more clearly delineate tissues from fluids. By increasing the intensity of the reflected ultrasound, the micro-bubbles create in the image a marked contrast between the tissues and the blood flow. Increased computing power in ultrasound systems makes it possible to create volumetric 3D and 4D images that can be usefull in complex surgical applications and interventional procedures. Fusion technology makes it possible to synchronize ultrasound imaging with computerized tomography or magnetic resonance imaging, improving the detection of hard-to-find lesions. The innovations in elastography allow to differentiate between softer normal tissue and more rigid malignant tumors. These innovations will continue to expand and clinicians will increasingly use ultrasound together with other imaging modalities to improve diagnosis and to plan interventional procedures. 12
TIZIANA DE CRISTOFARO
Ricercatore IEOS
t.decristofaro@ieos.cnr.it
Medicina personalizzata: dalla ricerca di base alla terapia molecolare
L’integrazione delle scoperte della ricerca scientifica con la medicina rappresenta il
presupposto della medicina personalizzata. Quest’ultima è la nuova frontiera nel campo della
ottimizzazione della terapia: l’individuazione di fattori di rischio genetici, la caratterizzazione
molecolare della patologia e la successiva designazione della terapia mirata rappresentano
attualmente un enorme vantaggio per ottenere la massima efficacia terapeutica.
Personalized medicine: from basic research to molecular therapy
The integration of the discoveries of scientific research with medicine is a prerequisite for
personalized medicine. The latter is the new frontier in the field of therapy optimization: the
identification of genetic risk factors, the molecular characterization of the pathology and the
subsequent designation of targeted therapy are currently a huge advantage for maximum
therapeutic efficacy.
13ALESSANDRA PELAGALLI Ricercatore - Università di Napoli “Federico II” alessandra.pelagalli@unina.it Materiali biologici: un approccio traslazionale alla medicina rigenerativa. Abstract ITA: La medicina rigenerativa è considerata oggi la soluzione terapeutica innovativa che consente la riparazione o la sostituzione di tessuti e organi al fine rinnovare la loro alterata funzione dovuta a difetti congeniti, patologie, trauma o invecchiamento. L’impego di materiali biologici quali, alcuni derivati delle piastrine o cellule staminali mesenchimali (MSCs) o entrambi costituisce un ottimo sistema per favorire la sostituzione di un tessuto alterato o per consentirne la sua riparazione. Risultati recenti nella terapia rigenerativa di tessuti, ottenuti grazie all’ausilio di modelli animali, dimostrano quanto sia importante questo approccio per ampliare le conoscenze di base utili per futuri ambiti di applicazione in campo clinico nell’uomo. Biological materials: a translational approach for regenerative medicine Regenerative medicine is a new therapy based on the repair or replacement of tissues and organs in order to restore impaired function resulting from congenital defects, disease, trauma or aging. The use of biological materials such as platelet derivate (PRP or platelet gel), mesenchymal stem cells (MSCs) or a combination of them represents an optimal system to replace lost tissue or to enhance the body’s innate healing and repair mechanisms. The recent results obtained in the application of biological materials in the regenerative therapy by using animal models can help in translating this basic knowledge into the clinical practice in human providing also valuable insight into the design parameters that are determinant for therapeutic efficacy. 14
ANNACHIARA SARNELLA
IBB
achiara.sarnella@gmail.com
Come il microambiente influenza il comportamento tumorale
Le caratteristiche maligne delle cellule tumorali non possono manifestarsi senza un’importante
interazione con il loro microambiente, che è composto da cellule immunitarie, vascolari
angiogeniche, endoteliali linfatiche e fibroblastiche associate al cancro che contribuiscono
attivamente alla progressione dello stesso. La capacità di modificare questi ambienti è
un’importante proprietà attraverso la quale le cellule tumorali sono in grado di acquisire
alcune delle funzioni caratteristiche necessarie per la crescita del tumore e la disseminazione
metastatica. La varietà delle cellule stromali e la loro complessità molecolare presentano
enormi sfide per terapie mirate al microambiente tumorale.
How the microenviroment modulates tumor behavior
The malignant features of cancer cells cannot be manifested without an important interaction
with their local environment, that is composed of immune, angiogenic vascular, lymphatic
endothelial, and cancer-associated fibroblastic cells which contribute actively to cancer
progression. The ability to change these surroundings is an important property by which
tumor cells are able to acquire some of the hallmark functions necessary for tumor growth
and metastatic dissemination. The variety of stromal cells and their molecular complexity
present huge challenges for therapies targeting the tumor microenvironment.
15Mercoledì 26 Settembre
Il cibo che ti modella: come la dieta può cambiare il tuo “epigenoma”
Paola Mirra (IEOS)
Il Sistema Immunitario: alla scoperta della nostre difese, e non solo
Mario Galgani (IEOS)
Software architectures for Quality of Life Variation evaluation
Adriano Tramontano (IBB)
Il suono delle cellule
Annamaria Kisslinger (IEOS)PAOLA MIRRA
Ricercatore IEOS
paola.mirra@cnr.it
Il cibo che ti modella: come la dieta può cambiare il tuo epigenoma
La parola “epigenoma” letteralmente significa “sopra il genoma” e si riferisce a meccanismi di
regolazione genica che non modificano la sequenza nucleotidica.
Fattori ambientali, inclusa la dieta, possono influenzare l’espressione genica, contribuendo
alla notevole plasticità fenotipica e rimodellamento del nostro corpo. In particolare, la
quantità di cibo e di micronutrienti assunta, influenzando questi meccanismi epigenetici,
indirizza positivamente o negativamente lo stato di salute. In aggiunta alle abitudini
alimentari che adottiamo nel corso della nostra vita, l’alimentazione in utero e nelle prime fasi
della vita extrauterina giocano un ruolo fondamentale nella programmazione durante le fasi
precoci della vita e nel conseguente esordio di malattie metaboliche durante le fasi tardive.
Dunque, l’alimentazione materna e il fabbisogno di nutrienti in gravidanza e in allattamento
sono cruciali, ma è anche importante l’alimentazione sia della madre che del padre prima
del concepimento, nonché quella dei nonni, tenuto conto dell’ereditarietà epigenetica
transgenerazionale.
Concludendo, noi siamo quello che mangiamo, ma anche quello che i nostri genitori e i nostri
nonni hanno mangiato.
Food that shapes you: how diet can change your epigenome.
The word “epigenome” means “above the genome” and refers to the mechanisms that regulate
gene expression without creating any changes in the DNA sequence.
Environmental factors, including diet, affect gene expression and contribute to the remarkable
phenotypic plasticity which allows us to reshape our body. In particular, both food intake and
micronutrient status, influencing these epigenetic mechanisms, direct us towards a healthy
or unhealthy condition. In addition to the eating habits which we adopt throughout our life
course, nutrition in utero and in early life plays a critical role in early programming events
which can have metabolic consequences in later life. Therefore, the maternal diet and the
nutrient requirements in pregnancy and breastfeeding are crucial, but also important is the
nutrition of both the mother and father in the preconception period, together with that of the
grandparents, because of the transgenerational epigenetic inheritance.
In conclusion, we are what we eat, but also what our parents and grandparents ate.
17MARIO GALGANI Ricercatore IEOS mario.galgani@unina.it Il Sistema Immunitario: alla scoperta della nostre difese, e non solo Conoscere uno gli elementi più affascinanti dell’organismo: il sistema immuniatrio, le sue componenti, la sua complessità, i suoi processi e i suoi meccanismi finemente regolati e controllati. Saranno affrontati alcuni aspetti che mostrano l’efficienza di questo meraviglioso complesso di cellule e molecole, la capacità di proteggerci ma anche quella di riconoscere noi stessi e quelle condizioni in cui questa capacità vengono a mancare. Immune System: discovering our defenses, and not only Through one of the most fascinating components of the human organism: the immune system, its complexity, its finely regulated cellular processes and biological mechanisms. Will be addressed the biological aspect showing the efficiency of this beatuful system, the ability to protect ourselves but also to recognize the self molecules and those conditions in which this capacity is lacking 18
ADRIANO TRAMONTANO
IBB
Architetture Software per la stima della Quality of Life variation
L’impatto delle terapie mediche sulla vita di un individuo può influenzarne la qualità. Grazie a
determinati indicatori è possibile valutare la variazione di tale qualità. Architetture software
ad hoc consentono di individuare un nuovo utilizzo per i dispositivi “Smart” già presenti nella
vita di tutti i giorni.
Software architectures for Quality of Life Variation evaluation
Medical therapies may impact on people’s life conditioning it’s quality. Thanks to precise
markers, it’s possible to evaluate Quality of Life Variation. Ad Hoc software architectures
allow new applications for the smart devices already present in everyday life.
19ANNAMARIA KISSLINGER (IEOS) Ricercatore IEOS a.kisslinger@ieos.cnr.it Il suono delle cellule Le nostre cellule comunicano ed interagiscono tra di loro attraverso un linguaggio fatto di segnali chimici ed elettrici. Recenti studi, mostrano che le cellule generano continuamente anche vibrazioni e suoni che possono raccontarci del loro stato di salute o di sofferenza. Una più profonda comprensione del risultato di questi segnali fisici da e verso le cellule può avere rilevanti implicazioni biomediche nel prossimo futuro. The sound of cells Our cells communicate and interact with each other through their own language of chemical and electrical signals. However recent studies show that our cells can generate a seeming infinity of vibrations and sounds that tell of their healthy or diseased state. A deeper understanding of the outcome of physical signaling from and to the cells may have relevant biomedical implication in the next future. 20
Giovedì 27 Settembre Le proteine queste sconosciute Anna Di Fiore (IBB) Click: fotografiamo le proteine con la cristallografia a raggi X Vincenzo Alterio (IBB) Dalla struttura delle proteine ai farmaci Katia D’Ambrosio (IBB) L’uso dei peptidi in campo medico e diagnostico Andrea Caporale (IBB) Medicina personalizzata nel cancro: dove siamo oggi ? Nello Cerrato (IEOS)
ANNA DI FIORE Ricercatore IBB anna.difiore@cnr.it VINCENZO ALTERIO Ricercatore IBB vincenzo.alterio@cnr.it KATIA D’AMBROSIO Ricercatore IBB katia.dambrosio@cnr.it La lunga strada che dalle proteine porta ai farmaci Le proteine queste sconosciute Le proteine sono macromolecole biologiche che svolgono un ruolo fondamentale per il corretto funzionamento del nostro organismo, partecipando a svariati processi fisiologici. L’unità fondamentale delle proteine sono gli amminoacidi, che si combinano diversamente tra di loro dando origine a molecole diverse. Per ognuna di queste molecole la corretta funzione è strettamente correlata alla struttura tridimensionale. Click: fotografiamo le proteine con la cristallografia a raggi X La determinazione della struttura tridimensionale di una proteina è un processo lungo e complesso che richiede l’utilizzo di numerose tecniche sperimentali, dalla biologia molecolare alla cristallografia a raggi X. Le fasi principali di tale processo comprendono il clonaggio del gene che esprime la proteina, la produzione, la purificazione e la cristallizzazione della proteina ricombinante ed infine la raccolta e l’analisi dei dati di diffrazione. Dalla struttura delle proteine ai farmaci La conoscenza dettagliata della struttura tridimensionale delle proteine è fondamentale per comprendere a livello molecolare il loro meccanismo di azione. Inoltre, tali informazioni strutturali possono essere utilizzate per la progettazione di nuovi farmaci. Infatti il meccanismo di azione dei farmaci prevede generalmente l’interazione con specifiche proteine (recettori o enzimi), modulandone o inibendone l’attività biologica. The long way from proteins to drugs The proteins these unknown Proteins are biological macromolecules that play a crucial role for the proper functioning of our organism, participating in various physiological processes. The basic unit of proteins are amino acids which, combining differently from one another, give rise to different molecules. For each 22 of these molecules the correct function is closely related to the three-dimensional structure. Click: let’s take a picture of proteins by X-ray crystallography Protein structure determination is a long and complex process that requires the use of several experimental techniques, form molecular biology to X-ray crystallography. The main phases of this process include the cloning of the gene expressing the protein, the production, purification
and crystallization of the recombinant protein and, finally, the collection and analysis of the
diffraction data.
From protein structure to drugs
The detailed knowledge of the three-dimensional arrangement of proteins is fundamental for
understanding at molecular level their mechanism of action. Furthermore, these structural
information can be used for the design of new drugs. In fact, the mechanism of action of
drugs generally involves interaction with specific proteins (receptors or enzymes), modifying or
inhibiting their biological activity.
23ANDREA CAPORALE IBB caporaleandrea74@gmail.com L’uso dei peptdi in campo medico e diagnostico I peptidi, molecole organiche costituite da amminoacidi, svolgono importanti ruoli biologici sia a livello fisiologico che a livello regolatorio. Sfruttando le loro caratteristiche conformazioni, la distribuzione spaziale delle cantene laterali, e il loro ruolo di legando a specifici recettori, essi possono essere impiegati nello studio dei meccanismi implicati sia nella comunicazione che nella regolazione delle cascate di risposta biologica. Con questa ottica, verranno mostrati alcuni esempi in cui peptidi naturali possono essere modificati per aumentare la loro attività biologica ma anche come essi vengono impiegati in campo medico e diagnostico per evidenziare eventi patologici. Peptide application in medical and diagnostic field Peptides, organic molecules made by amino acids, play many important biological roles at both physiological and regulatory levels. By exploiting their characteristic conformations, and their role of binding to specific receptors, we can use them in the study of the mechanisms involved in both communication and regulation of biological pathways. With this perspective, some examples will be shown in which natural peptides modified to increase their biological activity, can be used in the medical and in diagnostic fields to highlight pathological events. 24
NELLO CERRATO
Ricercatore IEOS
a.cerrato@ieos.cnr.it
Medicina personalizzata nel cancro: dove siamo oggi ?
L’obiettivo della medicina di precisione e della medicina personalizzata consiste nell’
individuare il giusto farmaco per una specifica malattia e per un determinato paziente.
La medicina di precisione nel cancro e’ principalmente impegnata nella selezione di sostanze
capaci di bersagliare con precisione le molecole alterate che si individuano nelle cellule
tumorali escludendo le cellule normali. Tuttavia, la relazione biologica tra le alterazioni
molecolari individuate in un tumore e il comportamento del tumore non segue un algoritmo
matematico e la medicina di precisione e’ ancora limitata nella sua efficacia.
Per poter predire la efficacia di una medicina di precisione in un dato paziente e’ necessario
procedere con studi funzionali su cellule tumorali ottenute direttamente dal paziente al fine
di personalizzare una terapia.
Personalized medicine in oncology: where are we today?
The aim of precision medicine and personalized therapy is to match the right drugs to the
right patients. In cancer, precision medicine is focused on the selection of drugs which
precisely target selected molecular alterations identified in cancer cells. However, the
biological relationship between molecular alterations in cancer and cancer phenotype is not a
mathematic algorithm and precision medicine is still limited in its efficacy.
I order to define the efficacy of precise medicine for a patient, functional test in live patient
derived tumour cells are required for personalized medicine.
25Venerdì 28 Settembre
Ruolo delle cellule staminali nel cancro: amiche o nemiche ???
Bill Hill (IBB)
Brain Imaging. E se un cervello si potesse stampare?
Maria Agnese Pirozzi (IBB)
Radioisotopi nello sviluppo delle attività umane
Mariarosaria Panico (IBB)
Radiofarmaci: che cosa sono? Che cosa fanno?
Anna Nardelli (IBB)BILL HILL
IBB
Ruolo delle cellule staminali nel cancro: amiche o nemiche???
Le cellule staminali hanno la capacità di auto-rinnovarsi e la capacità di differenziarsi in
un tipo di cellula adulta specializzata e possiedono anche la capacità di migrare e di essere
incorporate in siti tumorali ed esercitare effetti stimolatori sulla crescita delle cellule tumorali,
l’invasione e persino le metastasi attraverso l’interazione diretta e / o indiretta con esse.
Tuttavia queste cellule sono state anche proposte come un ottimo candidato per il rilascio di
agenti antitumorali, grazie alla loro capacità migrare nei siti tumorali e di secernere citochine.
The role of stem cells in cancer friends or enemies??
Stem cells have the capacity to self-renewal and the ability to differentiate into a specialized
adult cell types and also the ability to migrate and engraft into tumor sites and exert
stimulatory effects on cancer cell growth, invasion and even metastasis through direct and/
or indirect interaction with tumor cells. However these cells have also been proposed as an
attractive candidate for the delivery of anti-tumor agents, owing to their ability to home into
tumor sites and to secrete cytokines.
27MARIA AGNESE PIROZZI IBB Brain Imaging. E se un cervello si potesse stampare? Le tecnologie di Additive Manufacturing, meglio note come stampa 3D, consentono di realizzare oggetti non vincolati per la produzione dalla complessità progettuale. Per questo, tali tecnologie ben si prestano alla realizzazione di modelli complessi, rappresentanti la reale anatomia di un organo. Vedremo il processo di realizzazione di un fantoccio cerebrale antropomorfo utile per importanti valutazioni tecniche quantitative sui dispositivi di brain imaging. Brain Imaging. What if we could print a brain? Additive Manufacturing technologies, better known as 3D printing, allow the creation of objects not bound by the design complexity for production. For this reason, these technologies are well suited to the realization of complex models, representing the real anatomy of an organ. We will see the process of creation of a brain anthropomorphic phantom useful for important quantitative technical evaluations on brain imaging devices. 28
MARIAROSARIA PANICO
Ricercatore IBB
mariarosaria.panico@cnr.it
Radioisotopi nello sviluppo delle attività umane
I Radioisotopi (o Radionuclidi), sono dei nuclidi instabili che decadono emettendo energia
sottoforma di radiazioni, da qui il loro nome. Essi sono isotopi radioattivi, cioè dei radionuclidi
di uno stesso elemento chimico.
Decadimento nucleare: Gli elementi “instabili” emettono energia per poter raggiungere uno
stato “stabile” . Il meccanismo di emissione di energia varia da caso a caso:
• rottura del nucleo
• emissione di onde elettromagnetiche
• emissione di elettroni
• emissione di particelle alpha
• emissione di neutroni.
Scoperta della radioattività: Nel 1896 Henri Becquerel notò che una lastra fotografica
s'anneriva se posta nelle vicinanze di un minerale contenente composti dell'uranio.
Nel 1899 Pierre e Marie Curie riuscirono ad estrarre dal minerale la sostanza radioattiva
responsabile: il radio Gli studi di questi ricercatori posero le base per la conoscenza delle
radiazioni e del loro utilizzo nel campo terapeutico. Nascevano così le scienze radiologiche
come: la radiodiagnostica, la radioterapia e la medicina nucleare.
Radioisotopes in the development of human activities
Radioisotopes (or Radionuclides), are unstable nuclides that decay emitting energy in the
form of radiation, hence their name. They are radioactive isotopes, that is, radionuclides of
the same chemical element.
Nuclear decay: The "unstable" elements emit energy in order to reach a "stable" state. The
energy emission mechanism varies from case to case
• core breakage
• emission of electromagnetic waves
• electron emission
• emission of alpha particles
• neutron emission.
Discovery of radioactivity: In 1896, Henri Becquerel noticed that a photographic plate became
darker if placed near a mineral containing uranium compounds.
In 1899 Pierre and Marie Curie were able to extract the responsible radioactivity isotope
from the mineral: the Radio. The studies of these researchers laid the basis for the knowledge
29
of radiation and their use in the therapeutic field. Thus the radiological sciences were born:
radiodiagnostics, radiotherapy and nuclear medicine.ANNA NARDELLI IBB anna.nardelli@cnr.it Radiofarmaci: che cosa sono? Che cosa fanno? I radiofarmaci, o radiocomposti, sono un gruppo di farmaci dotati di radioattività. Tali radiocomposti possono essere utilizzati come agenti diagnostici e terapeutici. Sono composti che emettono radiazioni. La loro funzione è diversa dai mezzi di contrasto che assorbono o alterano l’elettromagnetismo o gli ultrasuoni. La radiofarmacologia è la branca della farmacologia specializzata in questi agenti. Il principale gruppo di questi composti sono i radiotraccianti utilizzati per diagnosticare la disfunzione nei tessuti corporei. Radiopharmaceuticals: what are they? What do they do? Radiopharmaceuticals, or medicinal radiocompounds, are a group of radiopharmaceutical drugs which have radioactivity. Radiopharmaceuticals can be used as diagnostic and therapeutic agents. Radiopharmaceuticals emit radiation themselves, which is different from contrast media which absorb or alter external electromagnetism or ultrasound. Radiopharmacology is the branch of pharmacology that specializes in these agents. The main group of these compounds are the radiotracers used to diagnose dysfunction in body tissues. 30
Puoi anche leggere
