Scienze biomediche

Descrizione

Obiettivi generali

Il DSB riunifica gli obiettivi, le metodologie e gli approcci più tipici della medicina (di base ed applicata) con quelli caratteristici delle scienze biologiche che si focalizzano sui meccanismi alla base dei fenomeni naturali, preferibilmente, ma non esclusivamente attraverso un'analisi a livello molecolare.
Gli approcci trasversali che il DSB (anche in collaborazione con altri dipartimenti del CNR) è in grado di sviluppare nei prossimi anni, e che costituiscono priorità internazionali (vedi Horizon2020 e VII Programma quadro), sono di seguito elencati:
Bioinformatica, Biochimica e Biologia Molecolare applicate alle Scienze della Vita e alla Biomedicina:
Il progetto Human Genome, ha permesso di generare una mappa di aplotipi (HapMap) che ha consentito la mappatura di loci genici correlati a malattie complesse attraverso marker chiamati polimorfismi a singolo nucleotide (SNP). Lo sviluppo recente di tecniche di sequenziamento automatico del genoma ha permesso di fare enormi progressi in questo campo. Il DSB ha svolto in questo campo da capofila in nuovi progetti (vedi ad esempio il progetto bandiera "Epigen") e alcuni dei suoi istituti sono all'avanguardia in questo campo.
Librerie molecolari, farmaci "intelligenti":
In tale ambito si segnala l'accordo siglato tra CNR, ISS ed IRBM di Pomezia in quest'area tematica. Ricercatori del DSB potranno utilizzare "facilities" di HTS dell'IRBM per individuare farmaci che agiscono specificamente su proteine (o processi) bersaglio di malattie (Progetto MIUR "Collezione Nazionale dei Composti Chimici e Centro di Screening" (CNCCS). I progetti Nanomax, FareBio di Qualità coinvolgono vari gruppi CNR su questo argomento.
Imaging molecolare e clinico:
Da segnalare la partecipazione di molti gruppi del DSB ad un network ESFRI sul bioimaging. Istituti del DSB coordinano il nodo nazionale di EuroBioimaging. In tale contesto si segnala anche lo studio di nuovi radio-farmaci utilizzati in tecniche scintigrafiche (PET) e lo sviluppo da parte di strutture CNR del DSB di nuovi dispositivi avanzati utilizzati nell'imaging clinico.
Microbioma umano e nuovi antibiotici:
Le ricerche in questo campo si concentrano sulla caratterizzazione di specie batteriche rilevanti per l'uomo e sull'analisi del loro ruolo nella salute e nelle patologie.
Nanomedicina e medicina rigenerativa personalizzata:
La nanomedicina è una derivazione delle nanotecnologie e si riferisce ad interventi altamente specifici su scala molecolare per curare le malattie o per riparare i tessuti danneggiati, come ossa, muscoli o nervi. Nell'ambito dei materiali biomedici, il DSB è all'avanguardia nelle ricerche sui materiali sintetici per la formazione di tessuto osseo.
E-Health:
L'E-Health, può considerarsi come un'area d'intersezione tra innovazione tecnologica e diffusione della conoscenza e delle comunicazioni che coinvolge l'attività del DSB in sinergia con altri dipartimenti del CNR. Consente di utilizzare servizi per migliorare le condizioni di conoscenza, tutela e promozione della salute, favorendo un miglioramento della qualità della vita attraverso l'attivazione dei servizi di teleassistenza.
Tra progetti "strategici, bandiera e premiali" si segnalano: Epigenenomica, Medicina Personalizzata, Invecchiamento, InterOmics, e il Centro per la Ricerca di Nuovi Farmaci per Malattie Rare Trascurate e della Povertà, Collezione di Compositi Chimici e attività di screening.

Principali collaborazioni

Gli istituti del DSB afferenti alle Regioni della Convergenza (Calabria, Campania, Puglia, Sicilia) hanno attivato, attraverso i bandi PON Ricerca e Competitività, una serie di iniziative progettuali che coinvolgono il Ministero dell'Istruzione, dell'Università e della Ricerca. Molti istituti hanno in atto partecipazioni a FIRB e a PRIN.
Ministero della Salute - La rete scientifica del DSB interagisce attivamente con la rete del Ministero della Salute attraverso la partecipazione a programmi scientifici, "task force" e collaborazioni con gli istituti di ricovero e cura a carattere scientifico (IRCCS) privati e pubblici.
L'interazione tra IRCCS e DSB avviene su tematiche di ricerca biomedica (preclinica, clinica e gestionale-epidemiologica). Nell'ambito della produzione di protocolli di archiviazione, gestione e trasmissione di dati "sensibili" nel settore della Salute il DSB collabora anche con il Ministero per la Pubblica Amministrazione e l'Innovazione e con il Ministero dello Sviluppo Economico - partecipazione al bando RIDITT: Trasferimento tecnologico e integrazione di Biotecnologie per la Salute, l'Alimentazione e l'Ambiente (Biottasa).

Rapporti con le Regioni
* Regione Calabria: Regione e Assessorato all'Urbanistica e al Governo del Territorio hanno contribuito al potenziamento dell'unità CNR presso l'ospedale Maggiore di Reggio Calabria.
* Regione Lazio: partecipazione al Bando FILAS
* Regione Lombardia: Partecipazione al Bando Regionale con l'approvazione dei progetti: "ARE-G: Una piattaforma di servizi per la cura della salute e la qualità della vita del cittadino anziano"; "MbMM: metodologie di base per l'innovazione nella diagnosi e nella terapia di malattie multi fattoriali".
* Regione Sardegna: Il Polo Scientifico Polaris - Sardegna Ricerche costituisce la sede di lavoro dell'IRGB.
* Regione Toscana: Il CNR collabora con la Fondazione Monasterio (FTGM) e la Regione Toscana per l'assistenza sanitaria. FTGM svolge attività sanitaria, scientifica e di formazione, in un contesto multidisciplinare che va dalla clinica all'epidemiologia, dalla medicina sperimentale alla medicina molecolare. Attraverso la Fondazione Toscana Life Sciences e l'Istituto Toscano Tumori, la Regione finanzia l'attività di ricerca di alcuni istituti del DSB.
* Regione Veneto: attivazione del Master "BIOTEMA" in Biotecnologie per l'impresa (seconda edizione) e sono allo studio nuovi progetti nell'ambito delle biotecnologie.

Rapporti con le Università
Da segnalare i rapporti degli istituti del DSB con le Università e i consorzi interuniversitari che riguardano in alcuni casi collaborazioni con singoli dipartimenti Universitari ed in altri casi un'integrazione più organica tra Istituti del DSB ed Atenei. In particolare si segnalano: collocazione di laboratori del DSB presso le strutture universitarie, contributo del personale universitario associato al CNR con gruppi di ricerca, sia a leadership universitaria, sia a leadership CNR (per es. acquisizione di grant ERC da parte di docenti universitari associati al CNR, post-doc). Si segnalano infine stretti rapporti con alcuni Atenei in programmi di formazione, con l'integrazione di ricercatori del DSB nelle attività didattiche pre e post laurea (tesi, corsi di Dottorato). I rapporti con gli Atenei sono ritenuti prioritari dalla direzione del DSB e sono attualmente in rinnovo le convenzioni con molti Atenei.

Partecipazione a programmi UE e accordi internazionali
Molti Istituti del DSB hanno partecipato con successo alle attività del VII FP. Tra gli accordi internazionali più rilevanti si segnalano:
* EMMA/EU; Mouse Clinic: collegato ad EMMA (il progetto "mouse clinic" s'inserisce nell'iniziativa "Infrafrontiers");
* NIH: sponsorizza il progetto di genotipizzazione della popolazione dell'Ogliastra;
* JTI-IMI: rappresentanza italiana in seno agli organismi europei di gestione della JTI
* Roadmap ESFRI: (partecipazione a quattro infrastrutture EATRIS, ELIXIR, ERA INSTRUMENT, LIFEWATCH e EURO-BIOIMAGING ).
Il DSB partecipa a molteplici programmi europei in ambito ESF e ERC, Life Watch, ERA-NET e ERC-IDEAS. Si segnala inoltre l'apertura di trattative (ad uno stato avanzato) con diverse istituzioni internazionali di paesi emergenti (ad esempio, Cina, Taiwan, Corea) per la creazioni di rapporti bilaterali formali con queste nuove realtà scientifiche ed economiche.
Nell'ambito della valorizzazione dei prodotti e dei risultati della ricerca il DSB ha in portafoglio 96 brevetti e 7 spin-off (Celisens, Echolight, Glures s.r.l., In4tech Bioprocess, Qualimedab s.r.l., Quipu, Research for drug development - RE.D.D. s.r.l.).

Università straniere:
Amsterdam-Olanda, Antwerp-Belgio, Bristol-UK; California-USA, Cambridge-UK, Chile, Colorado-USA, Dundee-UK, Edinburgh-UK; Essen-Germania; Ginevra-Svizzera; Groningen-Olanda, Helsinki-Finlandia; Harvard-USA; Innsbruck-Austria; Karolinska Institute, Svezia; Leiden-Olanda; Lund-Svezia; Louis Pasteur-Francia; Maastricht-Olanda; Marseille-Franci

Sintesi dei risultati attesi

Si riportano i risultati di maggior rilievo:
Malattie Cardiopolmonari: Sono stati realizzati progetti che disegnano nuovi percorsi diagnostici con un uso dell'imaging che permettono di non usare tecniche invasive e terapeutiche costose e potenzialmente pericolose. Realizzazione di sistemi di monitoraggio a distanza di pazienti anziani o affetti da cardiopatie.

Neuroscienze: basi molecolari ed applicazioni cliniche: Caratterizzazione dei modulatori allosterici positivi (MAP) del recettore GABAB come farmaci di potenziale utilità per il trattamento dell'alcolismo. Implementazione di un nuovo modello animale di binge drinking.

Oncologia: meccanismi e tecnologie applicate: Nell'ambito della diagnostica oncologica mediante imaging molecolare in vivo sono stati validati marcatori di farmacodinamica (18F-FLT PET/CT) come possibili espressioni di risposta farmacologica precoce. Nell'ambito dei meccanismi di modulazione recettoriale che regolano il differenziamento cellulare si sono valutate modificazioni post-traduzionali di fattori di trascrizione (PHOX2B wt).

Immunologia e infettivologia: Nuovi meccanismi di tolleranza ai danni al DNA con possibili implicazioni per la genesi di malattie (corea di Huntington, tumori). Nuove molecole ad attività antivirale nei confronti di HCV e HIV (sia dirette contro la RT che contro il nuovo bersaglio cellulare DDX3). Individuazione di biomarcatori in soggetti esposti a fonti di stress.

Medicina Molecolare: E' proseguita l'attività di coordinamento e gestione delle infrastrutture internazionali in rete EMMA e Mouse Clinic create dal CNR, nel Campus "A. Buzzati-Traverso" di Monterotondo, nell'ambito dei Consorzi mondiali di riferimento IMPC,IKMC,IMSR.

Innovazione-integrazione tecnologica in medicina: Attività di rilievo si registrano nel settore della modellazione teorica e computazionale, modellazione molecolare, bioinformatica, genomica e proteomica; studi farmacologici del sistema nervoso e neuro-muscolare; fisiopatologia di malattie cardiovascolari e polmonari; tecnologie biochimiche e biostrutture.

Epidemiologia e ricerca sui servizi sanitari: Gli studi di prevalenza ESPAD e IPSAD hanno permesso di ottenere le stime di uso di alcol, tabacco, sostanze psicoattive legali ed illegali, pattern di utilizzo, diffusione del gioco d'azzardo e stima di giocatori problematici, disponibilità di accesso alle sostanze, spesa per l'acquisto e spesa per il gioco d'azzardo, stima degli utilizzatori problematici di alcol e di cannabis etc.

Funzione, regolazione ed evoluzione dei genomi eucaristici: Sono stati ottenuti risultati rilevanti e con potenziali ricadute applicative per lo sviluppo di strumenti per la correzione dei profili di splicing, come l'uso di oligonucleotidi per correggere lo splicing del proto-oncogene Ron come strumento per inibire la motilità cellulare tipica delle cellule metastatiche.

Struttura, funzione e progettazione di proteine, acidi nucleici e loro complessi sopramolecolari: Nel corso del 2013, i numerosi risultati di rilievo conseguiti nell'ambito del progetto attraverso lo studio di proteine, acidi nucleici e loro complessi sopramolecolari prospettano interessanti applicazioni in ambito biotecnologico e biomedico.

Meccanismi molecolari e segnali nel controllo di proliferazione, differenziamento e morte cellulare: Animal Facilities per la stabulazione e sperimentazione animale sono ospitate all'IBCN nelle sue sedi di Fosso di Fiorano e Monterotondo, all'IEOS e all'IGB. Facility per Homologous Recombination in ES cells (IGB-ABT). La facility include l'elettroporazione e isolamento di cloni cellulari ES mutanti per la generazione di topi Knock out, Knock in, conditional loss and gain of function and deleted mouse mutant models.

Modelli animali per lo studio di processi fisio-patologici e del comportamento: Protocolli di produzione e analisi di cellule iPS nel topo e nell'uomo sono stati messi a punto. Il protocollo di iniezione della citochina RANKL è pronto per l'utilizzo nell'uomo. Caratterizzazione comportamentale e analisi dei meccanismi disfunzionali in modelli animali di psicopatologie derivanti da stress precoci o da stress cronici in età adulta con valutazione di possibili alterazioni epigenetiche.

Meccanismi di adattamento e stress e biodiversità: Ampliamento della banca dati, ITSoneDB, utilizzabile come risorsa di riferimento per l'assegnazione di specie fungine basata sul marcatore ITS1. In BioVel, sono stati sviluppati, e resi disponibili in web service, i servizi di analisi filogenetica sia negli aspetti di inferenza della struttura filogenetica dei dati, sia per la gestione dei dati di filogenesi, sia per l'uso dell'inferenza genetica.

Bioinformatica e biologia computazionale: E' stato ricalcolato il livello di significatività su tutto il genoma nella popolazione di Talana. Nell'ambito del progetto "Parco Genetico del Cilento e Vallo Diano" sono stati raccolti dati relativi ai tre paesi: Campora, Gioi e la sua frazione Cardile.