Nanotechnology-based therapy and diagnostics of brain diseases (NANOBRAIN)
NANOBRAIN (NANOMAX)
Finanziamento del: Ministero dell’Istruzione, Università e Ricerca (MIUR)
Calls: Progetto Bandiera
Data inizio: 2012-01-01 Data fine: 2015-12-31
Budget totale: EUR 987.000,00 Quota INO del budget totale: EUR 273.647,00
Responsabile scientifico: Ratto Gian Michele Responsabile scientifico per INO: Ferraro Pietro
Calls: Progetto Bandiera
Data inizio: 2012-01-01 Data fine: 2015-12-31
Budget totale: EUR 987.000,00 Quota INO del budget totale: EUR 273.647,00
Responsabile scientifico: Ratto Gian Michele Responsabile scientifico per INO: Ferraro Pietro
Principale Organizzazione/Istituzione/Azienda assegnataria: CNR – Istituto Nanoscienze
altre Organizzazione/Istituzione/Azienda coinvolte:
CNR – Istituto per l’Officina dei Materiali IOM
CNR – Istituto di Bioimmagini e Fisiologia Molecolare
altro personale INO coinvolto: Grilli SimonettaCancio Pastor PabloDinelli FrancoMiccio Lisa
Abstract: I tumori cerebrali e patologie neurodegenerative come il morbo di Alzheimer (AD) rappresentano i principali disturbi del sistema nervoso centrale (CNS). La mancanza di marcatori diagnostici affidabili e terapie farmacologiche per queste malattie è imputabile principalmente al cervello-barriera emato (BBB) che isola il cervello dal resto del corpo. Di conseguenza, la maggior parte degli agenti attivi sul SNC non sono in grado di raggiungere il tessuto cerebrale in concentrazioni terapeuticamente attive, e biomarcatori di malattia penetrano in quantità minime al di fuori della BBB. In questo contesto, la nanotecnologia è destinato a svolgere un ruolo fondamentale attraverso lo sfruttamento di sensori (i) innovativi per la diagnosi e (ii) i vettori di dimensioni nanometriche per la somministrazione di farmaci attraverso la BBB. Qui promuoviamo la convergenza tra nanotecnologie e neuroscienze favorendo la collaborazione tra quattro istituti superiori del CNR. Questa proposta porterà diagnostica avanzata di biomarker circolanti e trattamento dei tumori cerebrali e AD nanoparticelle-mediata.
Il cervello è biochimicamente e immunologicamente isolato dal corpo della barriera ematoencefalica (BBB) una struttura complessa formata dalle cellule che formano le pareti dei vasi e astrociti circostanti. Come risultato di ciò, la maggior parte dei fattori circolanti sono esclusi dal parenchima cerebrale e, viceversa, fattori rilasciati nello spazio extracellulare cervello non possono diffondere dal Sistema Nervoso Centrale (SNC). Questo fatto influenza sia la capacità di erogare farmaci al cervello (solo il 2% dei possibili composti terapeutici SNC possono attraversare la BBB raggiungere i loro obiettivi farmaceutici) e la capacità di leggere la presenza di marcatori di patologie cerebrali di fuori della BBB. Questi fatti sono note da molto tempo e hanno fortemente limitato la nostra capacità di trattamento precoce diagnosi e di malattie cerebrali. In questo progetto si cercherà di aggirare queste limitazioni nuovi strumenti per il rilevamento avanzato e somministrazione di farmaci basata sul paradigma della nanotecnologia. Questi strumenti, saranno portati a sopportare su due questioni cruciali del cervello: la terapia non invasiva diagnosi precoce di patologie cerebrali e l’uso di nanoparticelle biodegradabili (NP) per la somministrazione di farmaci al cervello.
Nanotech e diagnostica.
Qui useremo stato delle nanotecnologie arte per la rivelazione ultrasensibile senza etichetta del legame tra specifici marcatori patologici e il sensore funzionalizzati con anticorpi appropriati. Il dispositivo di rilevamento e la piattaforma microfluidica associata permetteranno di recogniza il biding di poche molecole migliaia e spero che questo estrema sensibilità permetterà il riconoscimento dei marcatori nei fluidi raccolti al di fuori della BBB.
Noi destinazione marcatori per la malattia di Alzheimer (beta-amiloide 1-42, proteine totali tau e P-Tau181P), e per Glioblastoma (Catepsina-D e proteina acidica fibrillare gliale – GFAP). La partnership intende esplorare diverse tecnologie di rilevazioni (WP 3) costruita sulla cima di una piattaforma comune di microfluidica ottimizzata per il rilevamento di piccole concentrazioni di analiti dispersi in volumi macroscopici. Ogni tecnologia produrrà una prova di principio dispositivo che sarà testato con un insieme comune di parametri di riferimento ottenuti da modelli animali di malattie cerebrali (WP 1).
Consegna della droga.
Traffico di NP in e all’interno del cervello sarà monitorata in vivo per mezzo di monitoraggio singola particella imaged mediante microscopia non lineare. Qui per la prima volta, otterremo dati cinetici precisi per processi come il trasporto attraverso il nervo olfattivo, il passaggio attraverso la BBB, la diffusione all’interno del parenchima cerebrale. Inoltre, saremo in grado di valutare in quale misura l’alterazione della BBB verificano al centro del glioblastoma influenzare il passaggio di NP nel tumore. Questi studi si concluderà con una prova di principio esperimento in cui avremo come bersaglio un glioblastoma impiantato nel cervello di topo con NP funzionalizzate. La combinazione di fisiologica, comportamentale e cronica imaging in vivo sarà permettere di monitorare la progressione tumorale e la risposta al trattamento.
Il cervello è biochimicamente e immunologicamente isolato dal corpo della barriera ematoencefalica (BBB) una struttura complessa formata dalle cellule che formano le pareti dei vasi e astrociti circostanti. Come risultato di ciò, la maggior parte dei fattori circolanti sono esclusi dal parenchima cerebrale e, viceversa, fattori rilasciati nello spazio extracellulare cervello non possono diffondere dal Sistema Nervoso Centrale (SNC). Questo fatto influenza sia la capacità di erogare farmaci al cervello (solo il 2% dei possibili composti terapeutici SNC possono attraversare la BBB raggiungere i loro obiettivi farmaceutici) e la capacità di leggere la presenza di marcatori di patologie cerebrali di fuori della BBB. Questi fatti sono note da molto tempo e hanno fortemente limitato la nostra capacità di trattamento precoce diagnosi e di malattie cerebrali. In questo progetto si cercherà di aggirare queste limitazioni nuovi strumenti per il rilevamento avanzato e somministrazione di farmaci basata sul paradigma della nanotecnologia. Questi strumenti, saranno portati a sopportare su due questioni cruciali del cervello: la terapia non invasiva diagnosi precoce di patologie cerebrali e l’uso di nanoparticelle biodegradabili (NP) per la somministrazione di farmaci al cervello.
Nanotech e diagnostica.
Qui useremo stato delle nanotecnologie arte per la rivelazione ultrasensibile senza etichetta del legame tra specifici marcatori patologici e il sensore funzionalizzati con anticorpi appropriati. Il dispositivo di rilevamento e la piattaforma microfluidica associata permetteranno di recogniza il biding di poche molecole migliaia e spero che questo estrema sensibilità permetterà il riconoscimento dei marcatori nei fluidi raccolti al di fuori della BBB.
Noi destinazione marcatori per la malattia di Alzheimer (beta-amiloide 1-42, proteine totali tau e P-Tau181P), e per Glioblastoma (Catepsina-D e proteina acidica fibrillare gliale – GFAP). La partnership intende esplorare diverse tecnologie di rilevazioni (WP 3) costruita sulla cima di una piattaforma comune di microfluidica ottimizzata per il rilevamento di piccole concentrazioni di analiti dispersi in volumi macroscopici. Ogni tecnologia produrrà una prova di principio dispositivo che sarà testato con un insieme comune di parametri di riferimento ottenuti da modelli animali di malattie cerebrali (WP 1).
Consegna della droga.
Traffico di NP in e all’interno del cervello sarà monitorata in vivo per mezzo di monitoraggio singola particella imaged mediante microscopia non lineare. Qui per la prima volta, otterremo dati cinetici precisi per processi come il trasporto attraverso il nervo olfattivo, il passaggio attraverso la BBB, la diffusione all’interno del parenchima cerebrale. Inoltre, saremo in grado di valutare in quale misura l’alterazione della BBB verificano al centro del glioblastoma influenzare il passaggio di NP nel tumore. Questi studi si concluderà con una prova di principio esperimento in cui avremo come bersaglio un glioblastoma impiantato nel cervello di topo con NP funzionalizzate. La combinazione di fisiologica, comportamentale e cronica imaging in vivo sarà permettere di monitorare la progressione tumorale e la risposta al trattamento.
Esperimenti/Studi INO correlati:
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