Biologia strutturale: esempi di applicazione della Piattaforma

I campi di applicazione della biologia strutturale vanno dall’analisi della struttura tridimensionale delle macromolecole biologiche allo studio delle loro interazioni con metaboliti e farmaci. Quest’ultimo aspetto è particolarmente rilevante per il drug design,  basato sulla conoscenza della struttura tridimensionale della proteina bersaglio. La conoscenza dettagliata della struttura di una macromolecola biologica permette di descriverne il meccanismo di azione, e di sfruttare questa informazione a scopi terapeutici, per progettare inibitori selettivi che possano essere usati come farmaci, o biotecnologici, ad esempio per modificare il sito attivo di un enzima per cambiare la sua specificità ed usarlo a fini industriali.

La possibilità di usare in modo integrato le diverse tecniche disponibili nella Piattaforma permetterà la comprensione dei meccanismi molecolari della cellula in indagini di rilevante interesse per lo sviluppo farmaceutico e biotecnologico nei seguenti ambiti:

• Studio di macromolecole biologiche potenziale bersaglio di farmaci “intelligenti”, cioè capaci di modulare e correggere funzionalità alterate in patologie complesse come cancro, neurodegenerazione e infiammazione, la cui conoscenza permette di disegnare chimicamente nuove molecole, più attive, più selettive e meno tossiche.
• Drug delivery. Studio dei meccanismi di trasporto transmembrana di nanoparticelle impiegabili come vettori di farmaci (es. esosomi).
• Nanotossicologia. La nanotossicologia è lo studio delle interazioni dei tessuti e delle singole cellule con nanoparticelle e nanofibre. È noto che alcune nanofibre, quali quelle presenti negli amianti, penetrano i tessuti e sono a lungo termine cancerogeni. La Piattaforma è la struttura ideale dove svolgere analisi della penetrazione di nanoparticelle all’interno di tessuti e di cellule per valutarne l’effettiva tossicità, o per l’individuazione di particelle rare all’interno di tessuti per la valutazione di contaminazioni in processi produttivi o per applicazioni di medicina legale.
• Sviluppo di farmaci antitumorali. La Piattaforma è idonea a caratterizzare meccanicamente, morfologicamente e microscopicamente gli sferoidi tumorali (modello di metastasi tumorale che mima la crescita delle metastasi all’interno dei tessuti ospitanti) per studiare l’effetto di nuovi chemioterapici.