Laboratorio di nanomedicina

Attività di Ricerca

Il laboratorio di nanomedicina ed imaging molecolare è stato istituito nel Dicembre 2017 ed è quindi attualmente in fase di avviamento. Lo scopo principale è quello di integrare le moderne possibilità date dall’utilizzo dei nanomateriali nella pratica clinica al fine di migiorare i trattamenti farmacologici ed di rendere più efficaci i metodi diagnostici attualmente in uso.

In particolare il laboratorio si concentra sullo sviluppo di approcci basati sull’interazione tra luce e nanomateriali per le misura simultanea di numerosi biomarcatori in maniera precisa e con limiti di rilevabilità migliori rispetto alle tecniche tradizionali.

Dal punto di vista sperimentale, il laboratorio si avvarrà dell’impego di un microscopio Raman. Questo strumento, tramite l’impiego di alcune fonti di luce laser, è in grado di affiancare alle tradizionali informazioni morfologiche di un tessuto o di altri campioni biologici, informazioni riguardo la composizione biochimica del campione in esame senza alcun tipo di pre-processamento ed in modo altemente specifico. La spettroscopia Raman è tuttavia caratterizzata da limitata sensibilità per molecole a bassa concentrazione. Per questa ragione l’attività del nostro laboratorio si propone di abbinare la spettroscopia Raman con l’utilizzo di nanoparticelle in grado di amplificare i segnali osservati con un approccio chiamato Surface Enhanced Raman Spectroscopy. (SERS).

In un tipico esperimento SERS, il segnale Raman di una molecola a stretto contatto con una nanoparticella d’oro viene amplificato fino a dieci ordini di grandezza permettendo quantificazioni di molecole a concentrazione molto basse, talvolta fino alla singola molecola. L’applicazione dei metodi SERS nel campo della quantificazione di molecole biologiche si realizza solitamente attraverso l’utilizzo di nanoparticelle funzionalizzate con molecole Raman (funzionando come marcatori Raman chiamati anche “Ramanofori”, in modo analogo a marcatori a fluorescenza, chiamati anche “fluorofori”) coniugate a loro volta a ligandi capaci di riconoscere l’analita di interesse (es. anticorpi). Questo tipo di strategia non è dissimile ai saggi enzimatici immuno-mediati (ELISA) se si considerano i meccanismi di base, ma ci sono alcune differenze fondamentali che sono peculiari dei metodi SERS: 1) elevata sensibilità; 2) elevata capacità di multiplexing grazie alle strette bande che caratterizzano in modo univoco i segnali SERS di ogni molecola; 3) elevata stabilità e durata dei segnali SERS che non risentono di fenomeni di quenching o di photobleaching. L’insieme di queste caratteristiche permette quindi la quantificazione di molecole multiple presenti anche in tracce in campioni biologici.

Il laboratorio di nanomedicina ed imaging molecolare si propone quindi di applicare questo nuovo approccio allo studio di biomarcatori che possano essere di supporto al clinico nella diagnosi e nel trattamento di patologie tumorali, in particolare il tumore al seno, e per il monitoraggio dei processi riabilitativi in seguito a danno cerebrale. Da ultimo il laboratorio si propone di sviluppare dei sisemi per il rilascio di farmaci a livello del sistema nervoso centrale che possono essere utilizzati per il trattamento di patologie debilitanti e di supporto ai protocolli di riabilitazione.

Progetti di Ricerca in corso

“Sviluppo di nuovi metodi basati su nanotecnologie e biofotonica per la quantificazione di marcatori diagnostici e prognostici circolanti in seguito a danno cerebrale”. Ministero della Salute. Fondi 5 per mille Anno 2017 - Enti della Ricerca Sanitaria

Progetti di Ricerca in programmazione

• Caratterizzazione spettroscopica dei tumori HER2 positivi

• Sviluppo di nanofarmaci per il trattamento di patologie neurologiche

• Screening e validazione di biomarcatori circolanti associati a danno cerebrale e rigenerazione neuronale

Pubblicazioni

• Mazzucchelli S, Truffi M, Baccarini F, Beretta M, Sorrentino L, Bellini M, Rizzuto MA, Ottria R, Ravelli A, Ciuffreda P, Prosperi D, Corsi F. H-Ferritin-nanocaged olaparib: a promising choice for both BRCA-mutated and sporadic triple negative breast cancer.Sci Rep. 2017; 7(1): 7505. doi: 10.1038/s41598-017-07617-7.PMID: 28790402

• Mazzucchelli S, Bellini M, Fiandra L, Truffi M, Rizzuto MA, Sorrentino L, Longhi E, Nebuloni M, Prosperi D, Corsi F. Nanometronomic treatment of 4T1 breast cancer with nanocaged doxorubicin prevents drug resistance and circumvents cardiotoxicity. Oncotarget. 2017; 8(5): 8383-8396. doi: 10.18632/oncotarget.14204.

• Truffi M, Colombo M, Peñaranda-Avila J, Sorrentino L, Colombo F, Monieri M, Collico V, Zerbi P, Longhi E, Allevi R, Prosperi D, Corsi F. Nano-targeting of mucosal addressin cell adhesion molecule-1 identifies bowel inflammation foci in murine model. Nanomedicine (Lond). 2017; 12(13):1547-1560. doi: 10.2217/nnm-2017-0004. PMID: 28621606

• Prosperi D, Corsi F. Is bigger still better? Walking on the trail of cancer nanomedicine. Pharmacol Res. 2017; 119: 149-152. doi: 10.1016/j.phrs.2017.01.030. PMID: 28153552

• Fiandra L, Capetti A, Sorrentino L, Corsi F. Nanoformulated Antiretrovirals for Penetration of the Central Nervous System: State of the Art. J Neuroimmune Pharmacol. 2017; 12(1): 17-30. doi: 10.1007/s11481-016-9716-3.

• Salvioni L, Galbiati E, Collico V, Alessio G, Avvakumova S, Corsi F, Tortora P, Prosperi D, Colombo M. Negatively charged silver nanoparticles with potent antibacterial activity and reduced toxicity for pharmaceutical preparations. Int J Nanomedicine. 2017; 12: 2517-2530. doi: 10.2147/IJN.S127799.

• Cova E, Inghilleri S, Pandolfi L, Morosini M, Magni S, Colombo M, Piloni D, Finetti C, Ceccarelli G, Benedetti L, Cusella MG, Agozzino M, Corsi F, Allevi R, Mrakic-Sposta S, Moretti S, De Gregori S, Prosperi D, Meloni F. Bioengineered gold nanoparticles targeted to mesenchymal cells from patients with bronchiolitis obliterans syndrome does not rise the inflammatory response and can be safely inhaled by rodents. Nanotoxicology. 2017; 11(4): 534-545. doi: 10.1080/17435390.2017.1317862.

• Bertoli G, Cava C, Diceglie C, Martelli C, Rizzo G, Piccotti F, Ottobrini L, Castiglioni I. MicroRNA-567 dysregulation contributes to carcinogenesis of breast cancer, targeting tumor cell proliferation, and migration. Breast Cancer Res Treat. 2017;161(3): 605-616. doi: 10.1007/s10549-016-4079-2.