Programma Seminari Dipartimentali 2019/2020

1) Sintesi e validazione di una sonda fluorescente per identificare precocemente in vivo la presenza di cellule cancerose staminali dei neuroblasti nel circolo sanguigno*

02 ottobre 2019 Silvia Garavaglia, Alberto Minassi (UNIUPO – DSF)

Le ALDHs sono enzimi NAD-dipendenti in grado di ossidare le aldeidi nei loro rispettivi acidi. Nei mammiferi sono stati identificati 19 geni codificanti diverse ALDHs con una diversa distribuzione citosolica e tissutale, e in grado di agire su substrati specifici. Studi recenti hanno evidenziato una marcata espressione dell’ALDH1A3 nelle CSCs di glioma HGG suggerendo per questo isoenzima un ruolo primario nello sviluppo di questo tumore. Attraverso un approccio di tipo molecolare e razionale, studi di biochimica, biocristallografia e di sintesi organica, hanno permesso di isolare una piccola libreria di composti sia con azione inibitoria sia fluorescenti, in grado di legarsi selettivamente all’enzima ALDH1A3. Queste molecole potranno essere utilizzate sia con un approccio farmacologico come possibili scaffold per lo sviluppo di nuovi farmaci nella cura dei gliomi, sia per lo sviluppo di sonde fluorescenti, specifiche per le HGG-CSCs, da utilizzarsi in fase operatoria, per la migliore visualizzazione delle cellule tumorali durante la resezione del tumore. 

2) Structural and Functional Studies of Biomolecules by solution and solid-state NMR

16 ottobre 2019 Daniela Lalli (UNIUPO – DISIT)

The atomic description of cellular processes is an essential prerequisite for the comprehension of life and represents one of the main goals of scientific research. NMR spectroscopy is a powerful technique able to provide atomic level insights into the structure, dynamics and interactions of biomolecules in native environments and in real time. This has rendered it a powerful tool for structural biology highly complementary to X-ray crystallography and Cryo-electron microscopy. Here I provide an overview of the advanced solution and solid-state NMR methods and their applications to study a wide variety of biological processes spanning from Protein-Ligand to Protein-Protein and Protein-Metal Ion interactions. 

3) Analysis of the Immunomodulatory Effects of Preconditioned Bone Marrow Mesenchymal Stem Cell-Derived Extracellular Vesicles in a model of Alzheimer’s Disease

06 novembre 2019 Morris Losurdo (UNIUPO – DSF) 

The critical role of neuroinflammation in favoring and accelerating the pathogenic process in Alzheimer’s disease (AD) raised up the needs to target the cerebral innate immune cells as potential therapeutic strategy to slow down the disease progression. In this scenario Mesenchymal Stem Cells (MSCs) have aroused great interest thank to their immunomodulatory properties, that have been largely ascribed to the release of extracellular vesicles (EVs), namely exosomes and microvesicles. Here I show, in a triple transgenic model of AD (3xTg mice), the immunomodulatory and neuroprotective effects of intranasally administered EVs derived from cytokine-preconditioned MSCs. MSC-EVs reached the brain, where they dampened the activation of microglia cells and increased dendritic spine density. MSC-EVs polarized in vitro murine primary microglia toward an anti-inflammatory phenotype, suggesting that the neuroprotective effects observed in transgenic mice could result from a positive modulation of the inflammatory status. The possibility to administer MSC-EVs through a non-invasive route and the demonstration of their anti-inflammatory efficacy, might accelerate the chance of a translational exploitation of MSC-EVs in AD.

4) Gli inibitori di PARP-1: un esempio di medicina di precisione in oncologia

20 novembre 2019 Gianluca Papeo (Nerviano Medical Sciences)

Il seminario affronterà in chiave divulgativa un nuovo metodo di trattamento della malattia oncologica che sfrutta l’instabilità genetica delle cellule tumorali. In particolare, l’approccio terapeutico che sarà oggetto del seminario è destinato alle neoplasie caratterizzate da difetti nei meccanismi deputati alla riparazione del DNA. L’obiettivo è amplificare la fragilità del DNA tumorale mediante l’impiego di farmaci progettati allo scopo di ostacolarne ulteriormente la riparazione, inducendo così la morte della cellula neoplastica. Capostipiti di queste tipologie di farmaci sono gli inibitori della poli(ADPribosio)-polimerasi 1 (PARP-1), un enzima chiave nel ripristino del DNA danneggiato. Questo enzima esercita il suo ruolo costruendo polimeri su opportune proteine bersaglio, utilizzando il NAD+ come unità monomerica. Dopo una breve introduzione sui meccanismi di riparazione del DNA e il ruolo esercitato da PARP-1, l’argomento centrale del seminario riguarderà la storia della scoperta degli inibitori di PARP-1, le loro similitudini e differenze farmacologiche, le sintesi industriali di questi farmaci e i contesti terapeutici per i quali sono stati approvati e immessi sul mercato.

5) Fast synthesis, virtual e real screening in sinergia alla ricerca di un nuovo inibitore dell’indoleamina 2,3-diossigenasi 1*

04 dicembre 2019 Silvia Fallarini, Tracey Pirali (UNIUPO – DSF)

L’indoleamina 2,3-diossigenasi 1 (IDO1) è uno degli enzimi responsabili della degradazione ossidativa del triptofano nella via delle chinurenine. Alterazioni dei fisiologici livelli di IDO1 sono associati a numerose patologie tra cui il cancro, dove partecipa alla determinazione del microambiente immunosoppressivo. Nessuno degli inibitori di IDO1 testati nei trial clinici è stato ad oggi approvato per l’uso clinico, suggerendo come l’individuazione di un inibitore di IDO1 rappresenti una sfida ancora aperta. La valutazione dell’attività inibitoria di circa 50 composti acquistabili e drug-like identificati attraverso un virtual screening ha portato ad identificare un nuovo e potente inibitore di IDO1 (IC50 = 16 nM), che non assomiglia a nessun inibitore riportato e mostra una modalità di legame peculiare. L’analisi SAR di questo composto ha permesso di identificare un analogo altrettanto attivo. Entrambi sono risultati selettivi, attivi in diverse linee cellulari tumorali, in grado di ridurre l’attività inibitoria esercitata dai monociti immunosoppressivo. L’inibitore dotato del migliore profilo metabolico è inoltre risultato in grado di ridurre i livelli di chinurenina in vivo.

*progetto finanziato dal Bando Ricerca Locale

6) Studio di regolazione di recettori purinergici nell’angiogenesi tumorale e nella neuropatia indotta da chemioterapici*

18 dicembre 2019 Carla Distasi (UNIUPO – DSF)

L’oxaliplatino (OHP) è un farmaco antineoplastico utilizzato per il trattamento di tumori solidi e in particolare del tumore del colon-retto. Le complicazioni a carico del sistema nervoso periferico accompagnate da dolore neuropatico costituiscono il fattore che ne limita l’utilizzo in clinica. Il profilo neurotossico di OHP è singolare in quanto produce una neuropatia acuta che si sviluppa in tempi brevi (ore) e che si manifesta con parestesie e grave ipersalgesia al freddo. OHP agisce essenzialmente a livello del corpo cellulare dei neuroni dei gangli delle radici dorsali dove altera le funzioni cellulari e l’eccitabilità neuronale. OHP modifica infatti l’espressione e l’attività di diversi tipi di canali ionici ma i meccanismi alla base di questi effetti non sono pienamente compresi. Dallo studio dell’espressione e dell’attività di alcuni canali ionici (recettori purinergici, canali TRP e K2P) abbiamo evidenziato che l’oxaliplatino modifica l’eccitabilità dei neuroni sensoriali alterando significativamente l’omeostasi del pH intracellulare.

*Progetto finanziato dal Bando Ricerca Locale

7) Finding pharmacological treatments for Tubular Aggregate Myopathy

08 gennaio 2020 Beatrice Riva (UNIUPO – DSF)

STIM and ORAI proteins play a fundamental role in calcium signalling, allowing for calcium influx through the plasma membrane upon depletion of intracellular stores in a process known as storeoperated Ca2+-entry (SOCE). Gain-of-function mutations on STIM1 or Orai1 are responsible for a cluster of rare diseases (tubular aggregate myopathy, Stormorken syndrome and York platelet syndrome), multi-organ disorders mainly characterized by muscle disturbances, haematopoietic dyscrasias and platelet dysfunction. In this project, we have characterized some of the mutations that lead to these disorders in vitro and have completely characterized an animal model that bears one of the responsible mutations (STIM1 I115F). Furthermore, in collaboration with the medicinal chemistry group, we have discovered two separate series of inhibitors of SOCE that mitigate in vitro and in vivo the effect of the defect. The main aims of this project are to establish whether these disorders are amenable to pharmacological treatment with SOCE inhibitors, and to improve the knowledge on these neglected rare diseases providing both indications of mechanisms underlying the phenotype and possible surrogate biomarkers to follow the disorders.

8) Sviluppo e ottimizzazione di nuove strategie analitiche accoppiate (LC-MS) per l’individuazione di inibitori di enzimi coinvolti nel catabolismo del triptofano nel vettore malarico Anopheles gambiae*

05 febbraio 2020 Erika Del Grosso (UNIUPO - DSF)

Una delle strategie risultate vincenti per contrastare la diffusione della malaria nelle aree endemiche è oggi rappresentata dal contenimento della popolazione dell’insetto vettore (la zanzara Anopheles). Un percorso metabolico vitale sia nell'uomo che nell'insetto è rappresentato dal “pathway delle chinurenine”, attraverso il quale il triptofano in eccesso rispetto alle necessità della sintesi proteica (e della produzione di serotonina e melatonina), viene demolito enzimaticamente. Negli insetti adulti un eccesso di 3-idrossichinurenina (3-HK), metabolita intermedio del pathway, risulta citotossico e la sua detossificazione è a totale carico della capacità metabolica dell’insetto di trasformarla attraverso transaminazione diretta; questo avviene ad opera dell’enzima 3-idrossichinurenina transaminasi (3- HKT). La completa caratterizzazione biochimica e strutturale dell’enzima 3-HKT di Anopheles e la messa a punto di nuovi metodi analitici accoppiati altamente selettivi e specifici ci ha permesso di studiare l'attività inibitoria di nuove molecole di sintesi sull’enzima 3-HKT di Anopheles, permettendoci così di individuare nuovi inibitori.

*progetto finanziato dal Bando Ricerca Locale​.

9) Heme catabolism by Tumor-Associated Macrophages controls metastasis formation

12 febbraio 2020 Francesca Consonni (UNIUPO - DSF)

Although the pathological significance, as well as the therapeutic potential, of tumour-associated macrophages (TAMs) heterogeneity is still poorly understood, TAMs reprogramming is viewed as a promising anticancer therapy. Here we show that a distinct subset of TAMs (F4/80highCD115highC3aRhighCD88high) endowed with high rates of heme catabolism by the stressresponsive enzyme heme oxygenase-1 (HMOX1/HO-1) plays a critical role in shaping a prometastatic tumour microenvironment, favoring immunosuppression and angiogenesis. This population originates from F4/80+HO-1+ marrow precursors, accumulates in the blood of tumour bearers, and preferentially localizes at the invasive margin through a mechanism regulated by the NFκB1/CSFR1/C3aR axis. Fittingly, relative expression levels of HO-1 in peripheral monocyte subsets discriminate survival among stage IIIC/IV melanoma patients. Overall, these results identify a distinct cancer-induced HO-1+ myeloid subgroup as novel anti-metastatic target and prognostic blood-marker. 

10) Mantenere la casa in ordine giocando a calcio con le stelle: Astroglial calcineurin as a master-regulator of homeostasis in the CNS*

19 febbraio 2020 Dmitry Lim (UNIUPO - DSF)

Astrocytes are principal homeostatic cells in the CNS. During neuronal activity they generate intracellular calcium (Ca2+) signals which are strongly implicated in astroglial homeostatic functions. How these signals are translated in homeostatic activities of astrocytes is poorly understood. We have generated mice with astrocyte-specific calcineurin (CaN) KO (ACN-KO) which at 1 month of age show (i) neuronal hypo-excitability due to inactivation of astrocytic Na+/K+ ATPase, (ii) deregulation of protein, but not gene, expression in both astrocytes and neurons due to inhibition of astrocytic protein synthesis, (iv) alterations of protein expression related to neurodegeneration and seizures. Strikingly, from 5 months of age ACN-KO mice show increasing risk of epileptic seizures. Deletion of CaN from astrocytes thus re-creates features of neuropathology and predisposes to seizures. Altogether, our data put astroglial CaN centre stage as an activity-dependent regulator of CNS homeostasis.

*In frame of a FAR-2016 project Ruolo della Calcineurina Astrogliale nella regolazione dell’eccitabilità neuronale mediata della ATPasi Na+/K

11) Targeted Protein Degradation: a new paradigm for medicinal chemists?

24 giugno 2020 Pietro Picconi & Danilo Mirizzi (Nerviano Medical Sciences). Host: Gian Cesare Tron (UNIUPO-DSF)

Targeted Protein Degradation (TPD) has received a great deal of attention in the past five years, becoming one of the trends in medicinal chemistry. With an ever increasing number of publications and patents, it has been subject to huge investments by the pharma industry, delivering in 2019 the first two clinical trials dealing with the technology. From a “cute chemical curiosity”, as stated by one of its fathers (Craig Crews, Nature, 2019, 298 Protein-slaying Drugs Could Be the Next Blockbuster Therapies), TPD has become a potential tool in the hands of medicinal chemists for the discovery of new therapeutic agents targeting diseases-causing proteins. Since its mechanism deeply differs from inhibition, it can be complementary to it, even including the possibility to target (and destroy) proteins previously described as undruggable, expanding the weaponry in the fight against human diseases. Among the means to achieve TPD, heterobifunctional molecules (such as PROteolysis TArgeting Chimeras – PROTACs) represent the main class of chemical entities. They comprise a Target Protein Ligand (TPL) and an E3 ligase ligand (E3LL) connected by a spacer (linker). PROTACs achieve their goal by recruiting the TP to the E3L, resulting in its poly-ubiquitylation and successive degradation of the tagged TP by the proteasome. The main features of the technology, alongside the essential tools for TPD-based drug discovery projects will be discussed.

*Webinar meet.google.com/zkm-bdqe-stj

12) Lyosecretoma da cellule staminali mesenchimali: un nuovo potenziale farmaco per la medicina rigenerativa*

9 luglio 2020 Maria Luisa Torre (DipSF-UNIPV). Host: Lorena Segale (UNIUPO-DSF)

Le cellule staminali mesenchimali (MSC) hanno un ruolo fondamentale nella medicina rigenerativa e la loro sicurezza ed efficacia sono consolidate. Mentre inizialmente si riteneva che il meccanismo d’azione fosse collegato alla loro multipotenza, oggi è dimostrato che agiscono principalmente attraverso un’azione paracrina, mediata dal loro secretoma. Pertanto, con il secretoma è possibile sfruttare la potenza delle MSC con tutti i vantaggi di una terapia acellulare. Le difficoltà per poter
utilizzare il secretoma in clinica derivano dal fatto che esso ad oggi non è ancora un farmaco: perché lo diventi è necessario produrlo in quantità industriale secondo le regole di buona fabbricazione, veicolarlo in una forma farmaceutica, e dimostrarne sicurezza ed efficacia. In questo contesto, verranno descritte alcune sfide che sono state affrontate e superate: la messa a punto di un processo tecnologico scalabile GMP-compliant per la produzione, la sua formulazione in un prodotto liofilizzato, chiamato lyosecretoma, e alcuni test in vitro e in vivo per determinare sicurezza ed efficacia.

Webinar meet.google.com/ptf-pvpc-kwh
*progetto ATEx (Id. 637541), Programma di Cooperazione Interreg V-A Italia Svizzera