Il cluster di Biochimica, Biologia cellulare e molecolare, Anatomia umana e Fisiologia affronta studi che dimostrano avere un impatto significativo in ambito biomedico.

Le attività di ricerca che riguardano lo studio delle proteine coinvolte nell’esporto del ferro nei mammiferi hanno dimostrato, in silico, come la riorganizzazione dei ponti salini sia un evento molecolare chiave per il cambiamento conformazionale di Fpn. Inoltre, attraverso il sistema di non-sense suppression technology è stata incorporata la dansil-alanina nella proteina espressa in lievito. Infine, è stata prodotta una forma ricombinante di Cp umana altamente pura e biologicamente attiva mediante l’utilizzo di un ceppo di lievito glicoingegnerizzato (1). Le attività di ricerca riguardanti la lattoferrina hanno dimostrato che, in astrociti che esprimono la proteina Tat, Lf potenzia la risposta anti-ossidante, protegge dal danno al DNA e modula le proteine coinvolte nell’esporto e nell’importo del ferro. In macrofagi ed enterociti stimolati con Spike, Lf si è dimostrata in grado di proteggere la cellula dai disordini dell’omeostasi del ferro e dell’infiammazione. Questi dati mostrano come Lf possa essere considerata un potenziale candidato come agente adiuvante delle terapie standard applicate nelle infezioni da HIV e SARS-CoV-2 (2). Le ricerche relative al ruolo dell’autofagia e all’integrazione dei segnali intracellulari nella biologia del cancro (3 e 4) pongono l’accento sul fatto che l’integrazione di diversi segnali intracellulari regola l’insorgenza e la progressione del cancro. Tra questi, in particolare, un difetto nel processo autofagico può contribuire all’insorgenza dei gliomi ed il suo ripristino mediante azione farmacologica con diversi composti, può migliorare la risposta di tali tumori alla terapia nonchè contrastare il fenomeno dell’invasione metastatica che caratterizza gli stadi avanzati della patologia oncologica. Per tale motivo, oltre a contribuire alla conoscenza della biologia di tali tumori, i risultati della ricerca descritta possono avere un impatto significativo sulla gestione della malattia, tramite l’identificazione di nuovi fattori diagnostici o prognostici e tramite l’identificazione di nuove potenziali strategie terapeutiche.

L’attività di ricerca relativa alla caratterizzazione di diversi tipi di acidi sialici in vari tessuti umani e in modelli animali (5) ha finora dimostrato rilevanti cambiamenti di espressione di tali molecole durante la vita embrionale e adulta, sia in condizioni fisiologiche che patologiche. È stata inoltre dimostrata una stretta correlazione tra espressione di acidi sialici e suscettibilità cellulare alla tossicità del peptide beta-amiloide. Il proseguimento di tali studi su altri tessuti e cellule condurrà ad una migliore comprensione del ruolo svolto dagli acidi sialici. Lo studio che riguarda la distribuzione dei telociti nello stroma dei tessuti e vari organi umani (6) ha evidenziato una diversa e caratteristica localizzazione di tali cellule sia durante la vita fetale che adulta. In condizioni patologiche è stata inoltre osservata una perdita di telociti, dimostrando un loro ruolo cruciale nell’organizzazione e mantenimento strutturale di tali tessuti e organi per una normale funzionalità. Proseguendo tali ricerche in altri tessuti umani si potrà raggiungere una più esaustiva comprensione del ruolo di tali cellule. La linea di ricerca che indaga sulla presenza di alcuni tipi di VEGF e dei loro recettori (VEGFR) nel tessuto osseo umano (7) ha dimostrato una loro diversa espressione in differenti distretti anatomici nella vita fetale e adulta. È stata anche osservata una particolare espressione di tali componenti nei processi rigenerativi ossei. La continuazione di tali studi, indagando anche altri componenti del sistema VEGF/VEGFR, sarà fondamentale per chiarire meglio il coinvolgimento di tale complesso sistema nei meccanismi della morfo-funzionalità nel tessuto osseo. Complessivamente, tali linee di ricerca potranno porre anche le basi per futuri interventi preventivi e/o terapeutici.

Le attività di ricerca focalizzate sullo studio del metabolismo del colesterolo nel sistema nervoso centrale (8) risultano fondamentali per conoscere in modo più approfondito il funzionamento del sistema nervoso e i contesti patologici che lo riguardano. Infatti, è ormai noto che un grande numero di malattie neurodegenerative e neurologiche è associato a squilibri del colesterolo. Pertanto, l’avanzamento delle conoscenze in tale ambito di ricerca potrebbe fornire importanti informazioni utili a disegnare nuovi approcci terapeutici. Similmente, le ricerche relative allo studio delle malattie neurodegenerative (9) saranno utili per identificare nuovi bersagli molecolari e per disegnare efficaci approcci farmacologici. Al tempo stesso, la caratterizzazione di possibili biomarcatori potrebbe rivelarsi estremamente utile per facilitare la diagnosi, valutare la progressione patologica e determinare l’efficacia delle terapie. La linea di ricerca che riguarda la regolazione della massa muscolare (10) ha lo scopo di identificare i meccanismi molecolari che concorrono alle alterazioni della rigenerazione e dell’atrofia delle fibre muscolari, spesso causa di contesti patologici che condizionano fortemente la qualità della vita. L’avanzamento delle conoscenze in tale ambito faciliterebbe la messa a punto di nuove terapie utili a contrastare l’insorgenza e l’avanzamento di numerose malattie, come la cachessia neoplastica, l’atrofia da denervazione e le distrofie muscolari.

Il cluster di Microbiologia si occupa principalmente di tematiche di ecologia microbica che possono avere ricadute importanti anche in ambito biotecnologico. Le attività di ricerca finora condotte hanno consentito di:

1. studiare la biodiversità microbica esistente in diversi habitat;
2. isolare e caratterizzare microorganismi con spiccate capacità biodegradative di composti contaminanti (11);
3. analizzare, mediante indagini morfologiche, genetiche e microbiologiche, popolazioni di tartufo nero estivo (Tuber aestivum Vittad.) e bianco pregiato (Tuber magnatum Picco) del Molise, una fra le regioni italiane a più elevata vocazione tartufigena (12).

Inoltre, nell’ambito di contesti scientifici a forte impronta interdisciplinare, l’analisi della contaminazione microbiologica delle acque di falda e della vulnerabilità all’inquinamento di diversi sistemi acquiferi nonché l’utilizzo delle comunità microbiche come traccianti naturali per lo studio di particolari dinamiche idrogeologiche si sono rivelati dei validi strumenti in grado di fornire informazioni utili ai fini di una gestione ottimale delle risorse idriche.

Il cluster di Botanica e Fisiologia vegetale affronta temi orientati al “Green” ed in particolare alla conservazione della biodiversità, alla riduzione degli impatti del cambiamento climatico e alla promozione di uno sviluppo sostenibile.

Le attività di ricerca incentrate sul recupero, la caratterizzazione e la conservazione delle risorse vegetali autoctone (13), in linea con gli obiettivi prefissati dall’Agenda 2030, dal Piano Nazionale per la Biodiversità di Interesse Agricolo (PNBA), e dalla Strategia Nazionale per la Biodiversità (SNB), hanno lo scopo prioritario di fronteggiare l’attuale perdita di biodiversità. Tali studi, inoltre, permettono di valorizzare le potenzialità delle aree marginalizzate e delle relative risorse endogene (Strategia Nazionale per le Aree Interne – SNAI) e di promuovere lo sviluppo di un sistema produttivo e ricettivo-turistico con una forte connotazione territoriale, poiché basato sul legame “prodotto-territorio” e quindi sulla tipicità, capace di intercettare le esigenze dei consumatori più evoluti e di promuovere una filiera produttiva e di sviluppo eco-sostenibile.

Le attività di ricerca incentrate sullo studio dell’interazione pianta-ambiente permettono di comprendere i meccanismi molecolari alla base della risposta delle piante agli stress abiotici (14) e biotici (15) ampliando così sia le conoscenze di base sui meccanismi di riconoscimento pianta-patogeno che di rispondere in maniera adeguata alle rilevanti sfide imposte dai cambiamenti climatici e dall’inquinamento. Questi studi, infatti, permettono da un lato di comprendere/combattere meglio il danno causato alle piante dallo stress biotico, dall’altro di fornire indicazioni sul corretto utilizzo delle piante in aree soggette a fenomeni di dissesto (e.g. versanti acclivi), in zone aride/semi-aride o siti caratterizzati da diversi livelli di co-contaminazione da metalli pesanti. In aggiunta, tali ricerche, intercettando ed accompagnando l’evoluzione della ricerca-scientifica applicativa, sono in grado di fornire le basi conoscitive per attività di predictive e automated analytics (in grado di correlare le alterazioni ambiente-pianta) e mettere a punto protocolli ad hoc per la crescita standardizzata e customized di piante altamente performanti da utilizzare in diversi scenari.

Il cluster di Chimica, comprendente tre temi di ricerca strettamente correlati tra loro (16, 17, 18), nell’ambito della caratterizzazione strutturale di composti organici naturali bioattivi provenienti da fonti naturali e loro successiva valorarizzazione, ha condotto all’isolamento e alla caratterizzazione strutturale di nuovi metaboliti secondari alcuni con delle strutture chimiche nuove. Diversi composti sono stati sottoposti a test specifici in vitro e in vivo e hanno dimostrato interessanti attività farmacologiche (antinfiammatoria, antibatterica, antitumorale e antivirale).

Il lavoro di ricerca così sviluppato, è generalmente accoppiato con studi strutturali e di correlazione struttura-attività in diversi ambiti di indagine quali: ambientale, alimentare, nutraceutico, farmacologico, cosmetico, cosmeceutico, microbiologico e dei beni culturali. Accanto al processo di identificazione di composti bioattivi da fonti naturali, è stato sviluppato e applicato un protocollo integrato (computazionale/sperimentale) per la progettazione di nuove piattaforme molecolari a potenziale attività farmacologica e il riposizionamento di lead compound e/o farmaci, dove si possono identificare diversi vantaggi. Se infatti si considera il riposizionamento di un farmaco, il rischio di fallimento è inferiore poichè quest’ultimo è stato già valutato sicuro in modelli preclinici e umani. In maniera consequenziale, il periodo di tempo per lo sviluppo può essere ridotto, poiché la maggior parte dei test preclinici, sicurezza valutazione e formulazione è stato già stato completato. I vantaggi esposti hanno il potenziale per tradursi in un ritorno dell’investimento meno rischioso e più rapido con media inferiore ai costi associati per l’intero sviluppo di un farmaco.