Lo sviluppo di analoghi di proteine che possono essere controllati allostericamente da piccole molecole o dalla luce offre un'opportunità senza precedenti per studiare la correlazione esistente tra le segnalazioni biochimiche e le funzioni neuronali, nonché per sviluppare approcci biotecnologici innovativi con potenziali applicazioni terapeutiche.

Lo scopo di questo progetto è di sviluppare proteine ingegnerizzate la cui attività e/o localizzazione sia inducibile in cellule vitali (neuroni e/o cellule gliali) al fine di:

• studiare il ruolo di specifiche proteine e vie di segnalazioni intracellulare in condizioni fisiologiche;
• identificare nuovi processi molecolari e cellulari che, nei circuiti nervosi, si rendono responsabili delle funzioni cognitive superiori, con particolare riferimento all’apprendimento e alla memoria;
• sviluppare tool biotecnologici innovativi per tentare di contrastare le alterazioni responsabili delle più comuni malattie di interesse neurologico e psichiatrico.

Le proteine di interesse verranno ingegnerizzate studiando la struttura cristallografica con approcci in silico (Structure-guided design) e clonate con tecniche di biologia molecolare.

Le proteine ingegnerizzate verranno testate in vitro in condizioni fisiologiche e in modelli preclinici di malattie neurologiche e psichiatriche nonché in neuroni umani ottenuti manipolando geneticamente le cellule staminali pluripotenti indotte (hiPSC) ricavate da cellule somatiche di biopsie cutanee di pazienti (reclutati presso la Fondazione Policlinico Universitario A. Gemelli IRCCS).

Ad oggi, presso il Dipartimento di Neuroscienze dell’Università Cattolica del Sacro Cuore sono state sviluppate diverse proteine ingegnerizzate (chinasi, proteasi, recettori e canali ionici) e sono in corso studi atti a validarne le funzioni mediante l’utilizzo di diverse tecniche sperimentali (FRET-FLIM, microscopia confocale a due fotoni, glutamate uncaging, biochimica, biologia molecolare ed elettrofisiologia). Il progetto ha come obiettivo anche quello di sviluppare “farmaci genetici” mediante il trasferimento delle proteine ingegnerizzate vettori virali. Pertanto, le proteine ingegnerizzate verranno anche testate in vivo, mediante test comportamentali per lo studio delle funzioni cognitive e analisi elettrofisiologiche e molecolari, in modelli preclinici di malattie neurologiche e psichiatriche.

Coordinatore del progetto: Prof. Cristian Ripoli

Engineering proteins as novel candidates for Alzheimer's disease treatment

Responsabile: Prof. Cristian Ripoli
Ente finanziatore: Alzheimer’s Association
Durata del progetto: 01/01/2022 - 01/01/2025