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Lunedì 23 settembre 2013
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■■ IBFM / Con Telethon si studiano i meccanismi molecolari alla base delle distrofie muscolari
Le frontiere della proteogenomica
Tra queste, l’analisi degli effetti biologici della radioterapia sulle masse tumorali
U
n principio formulato
negli anni Cinquanta
(“dogma centrale della biologia molecolare”) afferma che
il flusso dell’informazione genetica è monodirezionale: dal
gene viene sintetizza la sua
copia, l’Rna messaggero (mRna), il quale viene poi convertito in una proteina, protagonista funzionale delle attività
della cellula. Oggi questa affermazione appare riduttiva
poiché a un gene possono
corrispondere più mRna e più
proteine con funzioni diverse.
In tal modo le cellule ci svelano nel loro linguaggio tutti i
segreti che regolano i normali
processi fisiologici della loro
vita e ci rivelano che le anomalie patologiche sono dovute all’alterazione non di un
singolo gene o proteina ma
alla concomitanza di cambiamenti multipli a carico di set
di migliaia di geni e proteine.
Per gestire e interpretare la
grande mole di informazioni
che una cellula produce, la
biologia molecolare odierna
utilizza approcci tecnologici altamente performanti.
Si parla quindi di scienze
­“omiche”.
Per proteogenomica si in-
La proteogenomica
integra i dati
provenienti dalla
genomica (che
decifra la sequenza
e la regolazione
dei geni) e dalla
proteomica,
che studia le
proteine; grazie
all’applicazione
delle tecnologie
Microarray, oggi
la ricerca può
studiare l’intero
patrimonio genetico
e il grado di
espressione di ogni
singolo gene in un
unico esperimento
tende l’integrazione di dati
provenienti dalla genomica
e dalla proteomica: la prima
si occupa di decifrare la sequenza dei geni e la loro regolazione; la seconda, invece, di
studiare le proteine. Ad esse
si sono poi aggiunte altre discipline omiche, come la trascrittomica, la metabolomica
e la lipidomica, che studiano
rispettivamente l’insieme degli mRna, dei metaboliti e dei
lipidi di un sistema biologico.
Con il completamento del
progetto Genoma, si è stabilito che gli esseri umani hanno
circa 24mila geni, ma sarebbe
fin troppo semplice pensare
che tutto il sapere contenuto
nel Dna sia stato svelato in
quel progetto. Oggi la ricerca
è in grado di studiare l’intero
patrimonio genetico e il grado di espressione di ogni singolo gene in un unico esperi-
mento mediante applicazione
delle tecnologie Microarray.
Nell’ambito della proteomica,
invece, grazie a un notevole
progresso tecnologico, sono
state sviluppate metodologie
sempre più sensibili: dalla
classica separazione delle
proteine mediante elettroforesi bidimensionale, e il loro
successivo riconoscimento in
spettrometria di massa, oggi
si è giunti all’identificazione
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delle proteine direttamente
dal tessuto bioptico (Tissue
Imaging) e alla produzione
di profili proteici (Profiling)
da fluidi biologici facilmente
accessibili (sangue, urine e
saliva).
L’Istituto di Bioimmagini e
Fisiologia Molecolare (Ibfm)
- Cnr, nelle sedi di Segrate e
Cefalù, è da anni impegnato
nella ricerca proteogenomica
su numerosi fronti.
Una delle linee di ricerca analizza gli effetti biologici dei
trattamenti radioterapici sulle
masse tumorali. Studiando le
variazioni dell’espressione dei
geni e delle proteine di cellule tumorali e sane sottoposte
a trattamenti con radiazioni
ionizzanti, si cerca di individuare biomarcatori (proteici
o genici) utili al radioterapista nella definizione e personalizzazione dei trattamenti.
L’Ibfm è anche coinvolto in
uno studio multicentrico finanziato dalla fondazione
Telethon riguardante le distrofie muscolari. Lo scopo di
questo progetto, sviluppato
mediante un approccio proteomico, è individuare i meccanismi molecolari alla base
di queste patologie al fine di
tradurre i risultati ottenuti
su modelli animali in terapie
farmacologiche per utilizzo
umano.
Infine, un altro tra gli studi
condotti dall’Ibfm ha riguardato l’integrazione delle conoscenze omiche in un particolare gruppo di carcinoma
della mammella, i cosiddetti
tumori Her2 positivi. Seb-
bene si tratti di una singola
tipologia di tumori ben definita e clinicamente caratterizzata, la moltitudine di
dati raccolti rivela la grande
complessità del singolo tumore nel singolo individuo,
rendendo evidente la necessità che si giunga a diagnosi e
terapie personalizzate: obiettivo ultimo della medicina
moderna.
materiale attivo, riducendo
così i costi delle applicazioni
e i tempi di preparazione dei
test. I complessi del Rutenio
invece hanno caratteristiche uniche relativamente ai
tempi di emissioni della luce, consentendo così applicazioni non ottenibili con
normali marcatori fluorescenti organici, per esempio
nella realizzazione di sensori
di ossigeno, di pH e di CO2.
I complessi del Rutenio possono essere inoltre impiegati
come marcatori elettrochemiluminescenti in saggi immunologici.
Cyanagen non è però solo
sinonimo di marcatori d’eccellenza. Grazie alle elevate
conoscenze tecniche dei suoi
ricercatori, cresciuti sotto la
guida del professor Leopoldo Della Ciana, presidente e
direttore scientifico della società, Cyanagen svolge attività di ricerca e sviluppo per
società globali di diagnostica
e bioanalitica.
Inoltre Cyanagen si propone
sul mercato per la realizzazione di sintesi chimiche secondo specifiche tecniche del
cliente.
“Nel corso degli anni - spiega
Gabrielli - Cyanagen si è specializzata nelle collaborazioni nazionali e internazionali
all’interno di bandi di ricerca. Un’attività che ha permesso all’azienda la realizzazione
di nuove tecnologie e linee di
prodotti, e di stringere forti
collaborazioni
nell’ambito
accademico, scientifico e industriale.
Questo - conclude Gabrielli
- permette un continuo aggiornamento e contatto con
le nuove esigenze del mercato e delle tecnologie in via
di sviluppo, garantendo a
Cyanagen di essere costantemente all’avanguardia con le
proprie linee di prodotto”.
La mission
L’
approccio interdisciplinare, caratterizzato dalla collaborazione
tra medici, biologi, biotecnologi, chimici, fisici
e ingegneri, contraddistingue il lavoro e la
mission dell’Istituto di
Bioimmagini e Fisiologia
Molecolare del Consiglio
Nazionale delle Ricerche
(Ibfm-Cnr). L’Istituto fa
parte del dipartimento di
Scienze biomediche e ha
come obiettivo lo studio
dei meccanismi fisiologici
e patogenetici, indagati a
livello molecolare, d’organo e d’organismo in toto,
attraverso anche lo sviluppo e l’impiego di nuove
metodologie nel settore
della biologia molecolare, della radiofarmacologia, della fisica medica e
dell’elaborazione delle immagini e dei segnali.
■■ CYANAGEN / Realtà industriale nata nel 2003 a Bologna che vanta numerosi brevetti internazionali
Reagenti per la ricerca in diagnostica
Prodotti e ricerca all’avanguardia in un ambito sempre più esigente e strategico
N
ata nel 2003 a Bologna con il sostegno del
Miur per favorire accordi di
cooperazione tra Università
e industria, oggi Cyanagen
è una realtà industriale che
produce reagenti per la ricerca dedicata alla diagnostica
molecolare competitivi sul
mercato mondiale.
L’ing. Gabriele Gabrielli, a.d.
della società, spiega “Le nostre linee di prodotto di punta sono basate su tecnologie
brevettate a livello internazionale. Sono frutto di programmi di ricerca dedicati
all’ottenimento di specifiche
tecniche che permettono
elevatissimi risultati in termini di sensibilità e stabilità.
Le tecnologie sviluppate da
Cyanagen - prosegue Gabrielli - sono estremamente
user friendly, per facilitare
le applicazioni del cliente.
Fondamentale è l’estrema
versatilità dei prodotti che si
adattano perfettamente alle
più recenti strumentazioni
analitiche, permettendone lo
sfruttamento completo delle
potenzialità. Un altro aspetto fondamentale del successo di Cyanagen è il diretto e
continuo supporto tecnico
al cliente”. Cyanagen infatti
affianca il cliente nelle sue
attività di ricerca, offrendo
supporto specialistico di problem solving.
Nel settore del Western Blotting, Cyanagen ha brevettato
la sua linea Westar partendo addirittura dal processo
di produzione dello starting
material fondamentale, un
derivato della fenotiazina.
“Il prodotto finale - aggiunge Gabrielli - è poi caratterizzato da una famiglia di
brevetti internazionali, basata sulla scoperta del ‘secondary enhancer’ (attivatore
enzimatico). Tale tecnologia
permette sia di ottimizzare
le prestazioni che di regolare
in modo fine e continuo l’intensità del segnale chemiluminescente e la sua durata.
Questo garantisce un vasto
range di possibili prodotti customizzati in funzione
delle esigenze del cliente e
delle strumentazioni”.
Per quanto riguarda i prodotti per la diagnostica e la
ricerca su proteine e Dna, vasta è la gamma targata Cyanagen. “Comprende - spiega
Gabrielli - la famiglia Chromis di marcatori fluorescenti e i complessi del Rutenio.
I Chromis sono molecole
fluorescenti organiche basate
su strutture chimiche versatili. Sono dotati di grande ‘brillantezza’, cioè permettono un
efficiente assorbimento della
radiazione luminosa o infrarossa, accompagnato da
un’alta emissione. Alla famiglia dei Chromis - nota Gabrielli - si applica un brevetto
Cyanagen relativo all’utilizzo
dei kit per la marcatura di
molecole biologiche, proteine e Dna/Rna”. Questo
metodo consente al cliente
di ottimizzare l’impiego del
