Biochimica cellulare, Imaging molecolare e biosensori. Coordinatore: Iotti

L’obiettivo del gruppo è di cercare di sviluppare approcci integrati e interdisciplinari per studiare i meccanismi molecolari che stanno alla base dei comuni processi metabolici cellulari al fine di ottenere una visione d’insieme e organica della Biochimica cellulare.

Temi di ricerca

L’attività di ricerca riguarda lo sviluppo e applicazione di metodi di indagine avanzati per lo studio del metabolismo cellulare in condizioni fisiologiche e patologiche su singola cellula e su popolazioni di cellule e del ruolo giocato dal Magnesio nella modulazione dei principali processi cellulari.

Sviluppo e utilizzo di sonde fluorescenti per lo studio del metabolismo cellulare del magnesio.
Questa attività di ricerca contempla l’ideazione, la sintesi, la caratterizzazione e l’applicazione di nuove sonde fluorescenti specifiche per il Magnesio. Tali sonde sono ottenute coniugando derivati dell’idrossichinolina a eteri corona. La sintesi di queste sonde è stato oggetto di brevetto. Attualmente, è in fase di sviluppo una sonda specifica per marcare il magnesio mitocondriale

Attività antiproliferativa e revertante la resistenza multipla ai farmaci (MDR) di fitocomplessi e di nuove molecole di sintesi. Questa attività di ricerca ha l’obiettivo di valutare gli effetti antiproliferativi, proapototici e revertanti la MDR di una serie di molecole, sintetizzate da colleghi del Dipartimento di Farmacia e Biotecnologie, in diverse linee cellulari tumorali sensibili e resistenti alla doxorubicina. Inoltre si sta valutando il coinvolgimento del Magnesio nei processi di proliferazione cellulare, nella progressione attraverso il ciclo cellulare, nell’induzione dell’apoptosi in particolare nella via mitocondrio mediata.e nell’instaurarsi del fenotipo MDR.

Sviluppo di sistemi di nanoveicolazione di farmaci antitumorali. Lo scopo di questa ricerca e’ quello di saggiare gli effetti antiproliferativi di farmaci antitumorali incapsulati in diversi sistemi di veicolazione e seguirne l’uptake intracellulare. La nanoincapsulazione di farmaci in sistemi nanoparticellari infatti ne consente l’ accumulo al sito tumorale evitando una distribuzione incontrollata ai vari distretti dell’organismo, sia sfruttando la capacità del vettore nanoparticellare di ‘stravasare’ attraverso le discontinuità dell’endotelio capillare tumorale per rimanere intrappolato solo nel tessuto tumorale che derivatizzando le nanoparticelle con residui in grado di legarsi a strutture molecolari overespresse su cellule tumorali. Per i diversi sistemi di nanocarrier è necessario valutare il corretto rilascio del farmaco e la potenza e l’efficacia che possono essere ottenute.

Imaging cellulare con tecniche a raggi-x generati da luce di sincrotrone. Questa attività di ricerca ha l’obiettivo di studiare a diversi livelli di scala (micrometrica, nanometrica e atomica) i diverse processi cellulari come la compartimentalizzazione sub-cellulare del magnesio e di altri elementi, le modificazioni nano-strutturali indotte nelle cellule dalla farmacoresistenza e la morfologia mitocondriale. Inoltre questa linea di ricerca ha l'obiettivo di studiare la biomineralizzazione sia nelle fasi iniziali in cellule staminali in differenziamento osteoblastico, sia nelle sue fasi più avanzate nel tessuto osseo umano sano e patologico (osteosarcoma e osteoporosi). Per raggiungere tali obiettivi vengono utilizzate diverse tecniche a raggi-X generati da luce di sincrotrone come la fluorescenza, l'imaging 3D, e la diffrazione.

 

Membri del Laboratorio

Prof. Stefano Iotti (Professore Ordinario)

Emil Malucelli  (Professore Associato)

Giovanna Farruggia (Ricercatore confermato)

Concettina Cappadone (Ricercatore confermato)

Giovanna Picone (Dottoranda)

Francesca Rossi (Dottoranda)

Progetti di internato

Studio dell'attività antiproliferativa e revertante la Resistenza multipla ai farmaci di fitocomplessi e di nuove molecole di sintesi

Sintesi e caratterizzazione di nuove nanoparticelle per il delivery di farmaci

Colture in 3D di cellule di osso su materiali biocompatibili

2 posizioni Erasmus per tirocinio e tesi all'estero, Marsiglia (Fr) e Reykjavík (Is)

Pubblicazioni Significative

Malucelli E, Iotti S, Gianoncelli A, Fratini M, Merolle L, Notargiacomo A, Marraccini C, Sargenti A, Cappadone C, Farruggia G, Bukreeva I, Lombardo M, Trombini C, Maier JA, Lagomarsino S (2014) Quantitative Chemical Imaging of the Intracellular Spatial Distribution of Fundamental Elements and Light Metals in Single Cells. Anal Chem 86:5108–5115. doi: 10.1021/ac5008909

Sargenti A, Farruggia G, Zaccheroni N, Marraccini C, Sgarzi M, Cappadone C, Malucelli E, Procopio A, Prodi L, Lombardo M, Iotti S (2017) Synthesis of a highly Mg2+-selective fluorescent probe and its application to quantifying and imaging total intracellular magnesium. Nat Protoc 12:461–471. doi: 10.1038/nprot.2016.183

E. Malucelli, A. Procopio, M. Fratini, A. Gianoncelli, A. Notargiacomo, L. Merolle, A. Sargenti, S. Castiglioni, C. Cappadone, G. Farruggia, M. Lombardo, S. Lagomarsino, J.A. Maier, S. Iotti (2018). Single cell versus large population analysis: cell variability in elemental intracellular concentration and distribution. Anal Bioanal Chem 410:337–348 https://doi.org/10.1007/s00216-017-0725-8

Alessandra Procopio, Emil Malucelli, Alexandra Pacureanu, Concettina Cappadone, Giovanna Farruggia,,Azzurra Sargenti, Sara Castiglioni, Davide Altamura, Andrea Sorrentino,Cinzia Giannini, Eva Pereiro, Peter Cloetens, Jeanette A. M. Maier, and Stefano Iotti (2019). Chemical Fingerprint of Zn−Hydroxyapatite in the Early Stages of Osteogenic Differentiation. ACS Cent. Sci. 5, 1449−1460.

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