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Laboratory of Pharmacology

Componenti

Attività

Laboratory of Pharmacology

In the laboratory of Pharmacology research is carried out in the fields of Clinical Pharmacology, Endocrine-Metabolic Pharmacology and Translational Pharmacology.


CLINICAL PHARMACOLOGY UNIT

(Dott. Silvia De Francia, RTDB, Principal investigator; Dott.Sara Allegra, Postdoctoral Research Fellow; Dott. Francesco Chiara, Graduate student)

RESEARCH ACTIVITY

The Clinical Pharmacology unit of Pharmacology group of DSCB deals with two different kind of activities: drug hospital routine and research. As hospital service, group offers Therapeutic Drug Monitoring (TDM) analysis for a wide panel of drugs used in the treatment of patients affected by different diseases. The Service analyzes, quantifies and reports for the National Health System circulating levels of anticancer, cardiological, anticonvulsant, antibiotic, antileukemic and iron-chelating drugs, in order to optimize therapies in the individual patient. This work is performed by use of high pressure liquid chromatography coupled with ultraviolet detection (HPLC-UV) instruments available at pharmacology laboratory: analyses are all performed according Food and Drug Administration validated methodologies. TDM analyses performed concern different group of patients: our work meets clinical needing. In order to support hospital service, Clinical Pharmacology unit is actively involved as research group in setting up and validating of all methods used for routine analysis of drugs levels, according clinical routine needs. Starting from TDM patients data obtained, then, as research activity, Clinical Pharmacology group is involved in pharmacokinetc/pharmacodynamic (Pk/Pd) analysis. For example, correlation of drugs levels with therapy efficacy or toxicity or with drug dosage administered or with main Pk parameters (Ctrough, C max, Cmin, AUC). As research, in collaboration with Pharmacology group of Amedeo di Savoia Hospital, we correlate our patient TDM data with genetic analysis of patients, in order to detect retrospectively way to predict treatment efficacy or failure. Finally on data collected we also perform, as research, sex and gender disaggregated analysis, in order to detect impact of sex and gender variables on treatment response.  

ONGOING PROJECTS

HPLC-UV method for the quantification of venetoclax in human plasma

Disciplinary Scientific Sector: onco-hematological disease

Fundings: no

Participants: Silvia De Francia, Sarah allegra, Francesco Chiara

Abstract: Venetoclax (ABT-199) is an orally bioavailable BH3 mimetic drugs; it selectively blocks BCL-2 signaling within the cell and inducing the TP53-independent apoptotic pathway. Venetoclax has been introduced in treatment of chronic lymphocytic leukemia (CLL), indolent Non-Hodgkin lymphoma (iNHL), acute myeloid leukaemia (AML) and multiple myeloma (MM). Drug maximum plasma concentration is reached 5–8 hours and the elimination half-life ranges between 14 and 18 hours. Venetoclax is metabolised by the CYP3A pathway and through the hepatic-faecal system. Moreover, the drug is a P-glycoproteins (p-gp) substrate. Our aim is to obtain a simple, fast and reliable method for the quantification of venetoclax for clinical routine use. We developed and validated an analytical method for drug determination in human plasma by high pressure liquid chromatography coupled with ultraviolet detection (HPLC-UV). Briefly, solid phase extraction (SPE) was performed whit Oasis MAX 30um 100mg, previously conditioned with specific reagents. 1ml of plasma was diluted with 2.0ml of deionized water, then the internal standard solution was added to the sample. The pretreated sample was dispensed in the SPE column, washed and then eluted. Eluate was transferred into vials and inject into HPLC. Now we are applying the developed method on different real samples (not only plasma) from AML patients treated with venetoclax, assessing its eligibility for the routine use. Observed data suggest the usefulness of investigating intracellular and cerebrospinal fluid concentration of the drug. Moreover, further studies are necessary to test the correlation of venetoclax pharmacokinetics with treatment outcome and toxicity.

Extraction and analysis with HPLC of catecholamine neurotransmitters

Disciplinary Scientific Sector: neurodegenerative diseases

Fundings: no

Participants: Silvia De Francia, Sarah allegra, Francesco Chiara

Abstract: Central role of catecholamine neurotransmitters in neurodegenerative diseases is still poorly researched. Catecholamine neurotransmitters play a pivotal role in assessing nervous system function and related diseases, therefore their quantification in biological fluids is of great importance. We developed and validated according Food and Drug Administration (FDA) guidelines a convenient method for extraction and analysis with High-Pressure Liquid Chromatography (HPLC) of catecholamine neurotransmitters in different biological fluids. Extraction and analysis for precise measurement available in scientific literature are still a challenge. Many protocols have been described for neurotransmitters measurement by a variety of instruments, including HPLC. However, there are shortcomings, such as complicated operation or hard-to-detect multiple targets, that can no longer be avoided. Presently, the dominant analysis technique is still HPLC, due to its high sensitivity and good selectivity. So we developed a detailed protocol for the pretreatment and detection of catecholamines with HPLC coupled with ultraviolet detection (HPLC-UV) in plasma and brain samples of mice. Now we are working to develop a specific genetic analysis aimed to detect polymorphisms potentially involved in neurodegenerative disorders aetiology.

Monitoring of catecholamine neurotransmitters levels by HPLC-UV coupled with genetic analysis of specific polymorphisms could real help to optimize treatment and outcome disease in patients affected by neurodegenerative diseases.

Implications of Thio-metabolome in onco-hematological disease

Disciplinary Scientific Sector: onco-hematological disease

Fundings: no (submitted to Ricerca Sanitaria finalizzata 2021)

Participants: Silvia De Francia, Sarah allegra, Francesco Chiara

Abstract: The Glutathione (GSH) is a tripeptide with independent ribosomal biosynthesis. The γ-glutamyl cycle contains the metabolic pathway of GSH synthesis and degradation. Three of the six reactions are linked with other metabolic pathways (EMP, TCA cycle, methylglyoxal), fundamental to understand at systemic level pathogenic mechanism. Experimental evidence shows a strong correlation between GSH-dependent metabolism and cancer cells survival subjected to apoptotic signal or oxidative stress. Besides there is evidence that graft versus host disease (GvHD) has a direct correlation with plasma levels of cysteine/cystine in conjunction with a redox imbalance with altered levels of GSH/GSSG with up-regulation of inflammatory cytokines. The potential therapeutic evaluation of GSH may be of real clinical interest for hemathopoietic stem cells transplantation (HSCT) patients with GvHD. To this purpose we are working on an original project with primary and secondary objectives. Primary is find prognostic/diagnostic biomarkers for clinical monitoring in GvDH post HSCT. The evidence of metabolomic changes in this clinical setting can determine an impact on GvDH clinical management. The intracellular metabolism of cell-type involved in hemato-oncological diseases is actually unresearched. Secondary objective: internal validation of the analytical methods implemented during the study and analytical study of the biochemical evidence obtained, currently not found with traditional routine techniques, by means of validated original methodologies.

The present project will be conducted on HSCT patients peripheral blood samples by means of different analyses: immunomagnetic automatic sorter analyses, functional assays and UPLC-MS/MS metabolomic analysis; genetic analysis on patients DNA; in vitro culture experiments on patients PBMC.

Glyphosate and aminomethylphosphonic determination

Disciplinary Scientific Sector: environmental

Fundings: no (submitted to Bando LIFT POC 2021)

Participants: Silvia De Francia, Sarah allegra, Francesco Chiara, Daniele Mancardi

Abstract: N-(phosphonomethyl)glycine (glyphosate, GLY) was synthesised in 1974 and selected as herbicide for commercial distribution because of a selective inhibition of the shikimate pathways, a pivotal enzymes pathway supporting plant growth. Considered safe in terms of environmental impact and toxic effects on animals, with low production costs and high market demand, GLY rapidly reached a worldwide diffusion for extensive agricultural. It has been the most adopted herbicide over the last 40 years. GLY is transformed in aminomethylphosphonic acid (AMPA) by plants and in soil through oxidative deamination and further degradation. Since the first introduction to the market, the effects of GLY on plants have been largely investigated, while, except for occupational exposure to high levels of glyphosate-based herbicides, there were no early reports about toxicity in humans. Scientific literature about the biological effects of GLY on humans is still controversial and still misses consensus. In this context, establish a consistent and transversal way to extract, determine e quantify GLY and AMPA in biological samples, is of pivotal importance to address potential pharmacodynamic and pharmacokinetics features of the two molecules. Most of the described procedures to determine concentrations, however, are extremely complicated, time-consuming, and do not acceptable quantification. The intent of this project is the development and validation of a simple, effective and reproducible low-cost method to extract and quantify GLY and AMPA in different biological samples. Then to correlate the obtained data with specific toxicity markers, in order define the possible biological effect of these analytes on different models.


ENDOCRINE-METABOLIC PHARMACOLOGY UNIT

Prof. Silvia Racca, Associate Professor, Principal Investigator; Dott. Giuliana Abbadessa, Research Technician; Dott. E. Maniscalco, PhD student.

RESEARCH ACTIVITY

The main research activities of the group are:

  • develop of appropriate animal models to study:
    • molecular mechanisms involved in the effects of drugs abused in sport;
    • muscle regeneration processes
    • effects of physical exercise training alone or in combination with drug treatment on skeletal muscle performance and metabolism
  • use of appropriate cell cultures to analyze how drugs impact on specific cell signaling pathways

ONGOING PROJECTS

Effects of metformin on physical exercise in the skeletal muscle of a murine model

Disciplinary Scientific Sector: BIO 14, Pharmacology;  MED/09  Internal Medicine

Fundings: Ministero della Salute, Direzione generale della prevenzione

Participants: Silvia Racca, responsible of Turin unit;  Giuliana Abbadessa; E. Maniscalco

The team at DSCB for this project collaborates with  Prof Borrione P,  Prof. Pigozzi F (Principal Investigator) and Dott. Loredana Grasso (Postdoctoral Research Fellow) Università degli Studi di Roma “Foro Italico”

Abstract: Metformin is an oral antidiabetic drug that enhances glucose uptake by skeletal muscle, reducing insulin resistance and gluconeogenesis.

It has been demonstrated that aerobic exercise training and metformin independently have positive effects on the improvement of whole‐body and peripheral insulin sensitivity. However, evidences suggest that metformin combined to exercise doesn’t induce an additive effect but inhibits the exercise‐mediated improvements in insulin sensitivity.

Moreover, since insulin increases glucose uptake in skeletal muscle rising energy production, it is in the list of drugs banned by the World Anti-Doping Agency. This list doesn’t include metformin, that could be used by healthy athletes to enhance physical performance as it increases muscle glucose uptake without increasing insulin release from the pancreas. The project aims to study the effects of metformin on the key regulators of training adaptation in skeletal muscle and evaluate if metformin is able enhance muscular performance and then contribute to clarify whether metformin can be used as a doping substance combined to an exercise program.

Metformin regulates myoblasts differentiation through AMPK

Disciplinary Scientific Sector: BIO 14, Pharmacology

Fundings: University of Turin-Research Local Fund

Participants: Silvia Racca; Giuliana Abbadessa; E. Maniscalco

Abstract: Metformin is an oral antidiabetic drug widely used in the treatment of type II diabetes with a mechanism based on the counteraction of insulin resistance. Other pharmacological effects have been attributed to metformin, including anti-age activity on skeletal muscle. The underlying signaling cascade is not completely clear, although it has been demonstrated that the drug inhibits the Complex I of the mitochondrial respiratory chain leading to a cellular AMP accumulation and activation of the cellular energy sensor AMP-Kinase (AMPK). AMPK is heavily involved in skeletal muscle metabolic control and association between AMPK activation and modulation of satellite cells differentiation toward a muscle phenotype has been reported.

We studied in vitro the effects of the drug on proliferating C2C12 myoblasts, on their differentiation process into myotubes and on myotubes themselves to clarify AMPK’s role in metformin effecs.


TRANSLATIONAL PHARMACOLOGY UNIT

(Dott. Giovanni N. Berta, Tenured University Researcher, Principal Investigator; Dott. Federica Di Scipio, Postdoctoral Research Fellow, Francesco Franco, Graduate Student; Roberta Pepe, Graduate Student)              

RESEARCH ACTIVITY

The Laboratory is actively engaged in the following areas:

  • studies on chemo-prevention of degenerative diseases through the use of molecules of natural origin;
  • studies on the preclinical application of stem cells deriving from the neural crest;
  • identification and validation of nanocarriers designed to improve the pharmacodynamics and pharmacokinetics of molecules characterized by unfavorable chemical-physical characteristics;
  • identification of prognostic and therapeutic markers at the salivary level.

The Translational Pharmacology Laboratory is oriented towards innovation, as a tool to design new trajectories, new knowledge and enhance new skills, also responding to the challenges that societal changes impose. In this context, it is available to collaborate to promote the production of goods and services with defined characteristics that respond to new critical issues, satisfying the growing demand for interventions with a strong preventive and innovative impact, aimed at improving the quality of life.

ONGOING PROJECTS

Identification of molecular markers in the saliva of patients with oral and systemic inflammatory diseases

Disciplinary Scientific Sector: BIO/14 – Pharmacology, MED/28 – Odontostomatological Diseases.

Participants to the project: The research group at Dept. Clinical and Biological Sciences (DSCB) includes Dr. Giovanni N. Berta (Principal Investigator); Dr. Giuliana Abbadessa (Laboratory Technician); Dr. Federica Di Scipio (Postdoctoral Research Fellow); Dr Maria E. Carere (Postdoctoral Research Fellow); Mr. Francesco Franco (Graduate Student); Mrs. Roberta Pepe (Graduate Student).                

The team at DSCB for this project collaborates with Prof. Mario Aimetti (Associate Professor) and Dr. Federica Romano (Researcher) (Residents in the Department of Surgical Sciences, Dental School, University of Turin).

Abstract: The search for timely, affordable, accurate and non-invasive diagnostic procedures is an urgent endeavor among both clinicians and scientists. Detection of disease in the early stages can significantly affect patient distress, prognosis, therapeutic intervention, survival rates and relapses. Nevertheless, diagnosis and checking often involve distressing invasive procedures such as biopsies and frequent blood draws, adding excessive stress to an already disagreeable experience. Saliva has the property to reflect both oral and systemic health conditions since it contains a vastly mixture of substances originating from local and systemic sources. Its collection is noninvasive, low cost, simple to execute and does not cause patient discomfort. This project will focus on the identification of potential biomarkers in saliva that could be useful in the diagnosis of different inflammatory diseases (e.g. periodontitis, diabetes). The aim will be to analyze and compare distinctive salivary multi-omics profiles together with the local and systemic inflammatory status of patients with different inflammatory conditions. In particular, salivary sample will be processed to detect protein profiles, to identify mineral elements, to assess the most involved inflammatory cytokines. A rapid noninvasive screening method would be highly useful for clinicians, and basically for increasing patient self-awareness of their inflammatory risk and to prevent invalidating complications.

Mesenchymal stem cells derived from granulation tissue: potential therapeutic for periodontal regeneration

Disciplinary Scientific Sector: BIO/14 – Pharmacology, MED/28 – Odontostomatological Diseases.

Participants to the project: The research group at Dept. Clinical and Biological Sciences (DSCB) includes Dott. Giovanni N. Berta (Principal Investigator); Dr. Federica Di Scipio (Postdoctoral Research Fellow); Dr. Maria E. Carere (Postdoctoral Research Fellow); Mr. Francesco Franco (Graduate Student); Mrs. Roberta Pepe (Graduate Student).        

The team at DSCB for this project collaborates with Prof. Mario Aimetti (Associate Professor) and Dr. Federica Romano (Researcher) (Residents in the Department of Surgical Sciences, Dental School, University of Turin).

Abstract: Periodontal regeneration is the most desirable outcome in the cure of periodontal defects. Cell therapy by autologous mesenchymal stem cells (MSCs) may be a valid tool. Periodontal ligament SCs are considered as the sole able to differentiate into osteo/cementoblast and ligament cells, but isolation needs tooth extraction. MSCs from periodontal granulation tissue (GT) could be a fine option thanks to easy accessibility. Our aim will be to assess the plasticity of MSCs from GT, specially the differentiation ability to the osteogenic, cementogenic, ligamentogenic lineages. Moreover, some cementogenic differentiation methods will be checked. Samples will be harvested from infrabony defects in patients with periodontitis in regenerative surgery. MSCs from GT will be isolated, characterized, and multilineage differentiation potential will be tested. A deeper understanding of their characteristics can support tissue engineering strategies based on the autogenous potential of the patient.

Laboratorio di Farmacologia

Nel laboratorio di Farmacologia del Dip. Scienze Cliniche e Biologiche (DSCB) si svolgono ricerche nel campo della Farmacologia Clinica, Endocrino-Metabolica e Traslazionale.


UNITÀ DI FARMACOLOGIA CLINICA

ATTIVITÀ DI RICERCA

L'unità di Farmacologia Clinica si occupa di due diversi tipi di attività: la routine ospedaliera dei farmaci e la ricerca in ambito farmacologico. Come servizio ospedaliero offre analisi di monitoraggio terapeutico dei farmaci (TDM) per un ampio pannello di farmaci utilizzati nel trattamento di pazienti affetti da diverse malattie. Il Servizio analizza, quantifica e referta per il Sistema Sanitario Nazionale livelli circolanti di farmaci antitumorali, cardiologici, anticonvulsivanti, antibiotici, antileucemici e ferro-chelanti, al fine di ottimizzare le terapie nel singolo paziente. Tale lavoro viene eseguito mediante l'uso della cromatografia liquida ad alta pressione accoppiata con strumenti di rilevamento in ultravioletti (HPLC-UV), disponibili presso il laboratorio di Farmacologia: le analisi sono tutte eseguite secondo metodologie validate dalla Food and Drug Administration. Le analisi di TDM eseguite riguardano diversi gruppi di pazienti: il nostro lavoro cerca di rispondere alle differenti esigenze cliniche emergenti. Al fine di supportare il servizio ospedaliero, l'unità di Farmacologia Clinica è attivamente coinvolta, in termini di ricerca, nella messa a punto e validazione di tutti i metodi utilizzati per l'analisi di routine dei livelli di farmaco. Partendo dai dati ottenuti dai pazienti mediante TDM, quindi, come attività di ricerca, il gruppo di Farmacologia Clinica si occupa di analisi di farmacocinetica/farmacodinamica (Pk/Pd). Ad esempio, correlazione dei livelli dei farmaci con efficacia/tossicità della terapia o con il dosaggio del farmaco somministrato o con i principali parametri di Pk (Ctrough, C max, Cmin, AUC). Come ricerca, in collaborazione con il gruppo di Farmacologia dell'Ospedale Amedeo di Savoia, il gruppo si occupa della correlazione dei dati di TDM dei pazienti con l'analisi genetica degli stessi, al fine di rilevare retrospettivamente efficacia/fallimento del trattamento. Infine sui dati raccolti il gruppo esegue analisi disaggregate per sesso/genere, al fine di rilevare l'impatto di tali variabili sulla risposta al trattamento.  

PROGETTI IN CORSO

Quantificazione di Venetoclax mediante metodica HPLC-UV su campioni di plasma umano

Settore: malattie oncoematologiche

Partecipanti al progetto: Silvia De Francia, Sarah allegra, Francesco Chiara

Abstract: Il Venetoclax è un farmaco biodisponibile per via orale; blocca selettivamente BCL-2 a livello intracellulare e induce apoptosi indipendente da TP53. Introdotto nel trattamento della leucemia linfatica cronica, del linfoma non-Hodgkin indolente, della leucemia mieloide acuta e del mieloma multiplo, la concentrazione plasmatica massima del farmaco viene raggiunta 5-8 ore dopo la somministrazione e l'emivita varia tra 14 e 18 ore. Il Venetoclax è metabolizzato dal CYP3A ed è un substrato per le glicoproteine. L’obiettivo del nostro studio è ottenere un metodo semplice, veloce e affidabile per la quantificazione di Venetoclax. Abbiamo dunque sviluppato e validato un metodo analitico per la determinazione del farmaco nel plasma umano mediante cromatografia liquida ad alta pressione accoppiata con rilevamento in ultravioletti (HPLC-UV). In breve, l'estrazione in fase solida è stata eseguita con colonnine Oasis MAX (30um 100mg), precedentemente condizionate con reagenti specifici. 1 ml di plasma è stato diluito con 2 ml di acqua deionizzata, quindi è stato aggiunto lo standard interno. Il campione pretrattato è stato quindi estratto, lavato ed eluito. L'eluato è stato trasferito in vials e iniettato in HPLC. Attualmente stiamo applicando il metodo sviluppato su diversi campioni (non solo plasma) di pazienti affetti da leucemia mieloide acuta e trattati con Venetoclax, valutando l'idoneità del metodo per la routine clinica. I dati sinora osservati suggeriscono l'utilità di studiare la concentrazione intracellulare e cerebrospinale del farmaco. Inoltre, intento successivo è verificare l’eventuale correlazione della cinetica del Venetoclax con efficacia e tossicità del trattamento.

Estrazione ed analisi in HPLC di catecolamine

Settore: malattie neurodegenerative

Ente finanziatore: no

Partecipanti al progetto: Silvia De Francia, Sarah allegra, Francesco Chiara

Abstract: Il ruolo centrale delle catecolamine nelle malattie neurodegenerative è ancora scarsamente studiato. Tali neurotrasmettitori svolgono un ruolo fondamentale nella valutazione della funzionalità del sistema nervoso e delle malattie ad esso correlate, pertanto la loro quantificazione nei fluidi biologici è di grande importanza. A tale scopo abbiamo sviluppato e validato secondo le linee guida della Food and Drug Administration (FDA) un metodo utile per l'estrazione e l'analisi in cromatografia liquida ad alta pressione (HPLC) di catecolamine in diversi fluidi biologici. I metodi di estrazione ed analisi attualmente disponibili in letteratura scientifica sono ancora imprecisi: tali metodi presentano carenze o si basano su operazioni complicate. Il metodo da noi sviluppato, semplice, sensibile e selettivo si basa su impiego di HPLC accoppiato con rilevamento in ultravioletti (HPLC-UV). Sinora abbiamo applicato tale metodologia a campioni di plasma e cervello di topi. Al momento stiamo anche lavorando per sviluppare un'analisi genetica specifica volta a rilevare eventuali polimorfismi potenzialmente coinvolti nell'eziologia dei disturbi neurodegenerativi. Il monitoraggio dei livelli di catecolamine mediante HPLC-UV accoppiato con l'analisi genetica di polimorfismi specifici potrebbe, dunque, aiutare a ottimizzare il trattamento delle malattie neurodegenerative.

Thio-metaboloma: possibili implicazioni in malattie oncoematologiche

Settore: malattie oncoematologiche

Ente finanziatore: no (sottomesso a Ricerca Sanitaria finalizzata 2021)

Partecipanti al progetto: Silvia De Francia, Sarah allegra, Francesco Chiara

Abstract: Il glutatione (GSH) è un tripeptide con biosintesi ribosomiale indipendente. Il ciclo γ-glutamilico contiene la via metabolica per la sua sintesi e degradazione. Tre di queste sei reazioni sono collegate ad altre vie metaboliche (EMP, ciclo TCA, metilgliossale), fondamentali per comprendere a livello sistemico il meccanismo patogenetico di base. Le evidenze sperimentali mostrano una forte correlazione tra il metabolismo GSH-dipendente e la sopravvivenza delle cellule tumorali sottoposte ad apoptosi/stress ossidativo. Inoltre, da letteratura, la malattia del trapianto contro l'ospite (GvHD) sembra avere una correlazione diretta con i livelli plasmatici di cisteina/cistina in combinazione con uno squilibrio redox con livelli alterati di GSH/GSSG con up-regolazione delle citochine infiammatorie. La potenziale valutazione terapeutica del GSH può essere di reale interesse clinico per i pazienti con trapianto di cellule staminali emathopoietiche (HSCT) con GvHD. A questo scopo stiamo lavorando ad un progetto originale con diversi obiettivi. Obiettivo primario è trovare dei biomarcatori prognostici/diagnostici per il monitoraggio clinico della GvDH post HSCT. L'evidenza di cambiamenti metabolomici in questo contesto clinico può determinare un impatto sulla gestione clinica della GvDH, ambito al momento poco indagato. Obiettivo secondario: validazione interna dei metodi analitici implementati durante lo studio attualmente non disponibili per la routine clinica.

Il presente progetto sarà condotto su campioni di sangue periferico di pazienti HSCT mediante diverse analisi: analisi immunomagnetiche, saggi funzionali, analisi metabolomica UPLC-MS/MS, analisi genetiche sul DNA dei pazienti; esperimenti di coltura in vitro sui PBMC dei pazienti.

Determinazione di Glifosate e metabolita (AMPA)

Settore: ambiente

Ente finanziatore: no (sottomesso a Bando LIFT POC 2021)

Partecipanti al progetto: Silvia De Francia, Sarah Allegra, Francesco Chiara, Daniele Mancardi

Abstract: Il glifosate, sintetizzato nel 1974, è stato selezionato come erbicida per la distribuzione commerciale, grazie alla sua capacità di inibire selettivamente la via dello shikimato, una via enzimatica cardine che supporta la crescita delle piante. Considerato sicuro in termini di impatto ambientale ed effetti tossici sugli animali, con bassi costi di produzione ed elevata domanda di mercato, il glifosate ha rapidamente raggiunto una diffusione mondiale per l'impiego in agricoltura estensiva. È stato l'erbicida più adottato negli ultimi 40 anni. Il glifosate viene trasformato in acido                                          aminometilfosfonico (AMPA) dalle piante e nel suolo attraverso degradazione. Dalla prima introduzione sul mercato, gli effetti del glifosate sulle piante sono stati ampiamente studiati, mentre, ad eccezione dell'esposizione professionale ad alti livelli di erbicidi a base di glifosate, non ci sono state segnalazioni precoci sulla tossicità nell'uomo. La letteratura scientifica sugli effetti biologici di glifosate sugli esseri umani è ancora controversa. In questo contesto, stabilire un modo semplice e sicuro per estrarre, determinare e quantificare glifosate ed AMPA in campioni biologici, è di fondamentale importanza per studiare le potenziali caratteristiche farmacodinamiche e farmacocinetiche delle due molecole. La maggior parte delle procedure descritte in letteratura per determinare tali concentrazioni, tuttavia, è estremamente complicata, richiede molto tempo e non fornisce quantificazioni accettabili. L'intento di questo progetto è lo sviluppo e la validazione di un metodo a basso costo, semplice, efficace e riproducibile per estrarre e quantificare glifosate ed AMPA in diversi campioni biologici al fine di definirne un possibile effetto biologico.


UNITÀ DI FARMACOLOGIA ENDOCRINO-METABOLICA

ATTIVITÀ DI RICERCA

Le principali attività di ricerca sono:

  • Sviluppo di modelli animali appropriati per studiare:
  • I meccanismi molecolari coinvolti negli effetti di farmaci d’abuso nello sport
  • I processi della rigenerazione muscolare
  • Gli effetti dell’esercizio fisico da solo od associato a trattamento farmacologico sulla performance e sul metabolismo molecolare
  • Utilizzo di appropriate linee cellulari in coltura per analizzare come i farmaci in studio possano impattare su specifiche vie di segnalazione cellulare

PROGETTI IN CORSO

Effetti della metformina sull'esercizio fisico nel muscolo scheletrico di un modello murino

Settore: BIO 14, Farmacologia

Ente finanziatore: Ministero della Salute

Partecipanti al progetto: Prof. Silvia Racca (Professore Associato); Dr.  Giuliana Abbadessa (Tecnico della Ricerca); Dr. E. Maniscalco (dottorando).

Abstract: La metformina è un farmaco antidiabetico orale che migliora l'assorbimento del glucosio da parte del muscolo scheletrico, riducendo la resistenza all'insulina e la gluconeogenesi.

È stato dimostrato che l'allenamento aerobico e la metformina hanno effetti positivi indipendenti sulla sensibilità dei tessuti all'insulina.

Alcune evidenze sperimentali suggeriscono che la metformina associata all'esercizio fisico non induca un effetto additivo ma inibisca i miglioramenti della sensibilità all'insulina dati dall'esercizio fisico.

L'insulina è inserita nell'elenco delle sostanze vietate dell'Agenzia mondiale antidoping poiché aumenta l'assorbimento di glucosio nel muscolo scheletrico incrementando la produzione di energia. Questa lista non include la metformina, che potrebbe tuttavia essere utilizzata da atleti sani per migliorare le prestazioni fisiche in considerazione dei suoi effetti facilitanti la captazione del glucosio a livello muscolare senza incremento del rilascio di insulina dal pancreas.

Lo scopo del progetto è studiare gli effetti della metformina sui regolatori chiave dell'adattamento all'allenamento nel muscolo scheletrico e valutare se il farmaco è in grado di migliorare la performance fisica, contribuendo a chiarire se la metformina associata all’esercizio fisico possa essere utilizzata come sostanza dopante.

La metformina regola la differenziazione dei mioblasti attraverso AMPK

Settore: BIO 14, Farmacologia

Ente finanziatore: Università di Torino, Fondi Ricerca Locale

Partecipanti al progetto: Prof. Silvia Racca (Professore Associato); Dr.  Giuliana Abbadessa (Tecnico della Ricerca); Dr. E. Maniscalco (dottorando).

Abstract: La metformina è un farmaco antidiabetico orale ampiamente utilizzato nel trattamento del diabete di tipo II con un meccanismo volto a contrastare l'insulino-resistenza. Sono stati attribuiti altri effetti farmacologici alla metformina, inclusa un’attività anti-invecchiamento nel muscolo scheletrico.

Il meccanismo d’azione a livello molecolare della metformina non è del tutto chiaro, sebbene siano stati dimostrati una inibizione del Complesso I della catena respiratoria mitocondriale e accumulo cellulare di AMP con attivazione del sensore energetico cellulare AMPK.

L’ampk ha un ruolo importante nel metabolismo del tessuto muscolare e dati della letteratura evidenziano un'associazione tra attivazione di AMPK e modulazione  della differenziazione deille cellule satelliti verso un fenotipo muscolare.

Lo scopo del progetto in vitro sulla linea cellulare C2C12 di mioblasti murini è quello di studiare gli effetti della metformina sulla proliferazione cellulare, sul processo di differenziazione dei mioblasti in miotubi e sui miotubi stessi e chiarire quale parte abbia l’AMPK negli eventuali effetti della metformina.


UNITÀ DI FARMACOLOGIA TRASLAZIONALE

ATTIVITÀ DI RICERCA

Il Laboratorio è attivamente impegnato nelle seguenti aree:

  • studi sulla chemio-prevenzione di patologie degenerative mediante l’utilizzo di molecole di origine naturale;
  • studi sulla applicazione preclinica di cellule staminali derivanti dalla cresta neurale;
  • identificazione e validazione di nanovettori atti a migliorare la farmacodinamica e la farmacocinetica di molecole contraddistinte da sfavorevoli caratteristiche chimico-fisiche;
  • identificazione di markers prognostici e terapeutici a livello salivare.

Il Laboratorio di Farmacologia Traslazionale è orientato all’innovazione, quale strumento per disegnare nuove traiettorie, nuove conoscenze e valorizzare nuove competenze, rispondendo anche alle sfide che i cambiamenti della società impongono.

In questo quadro, è disponibile a collaborare per promuovere la produzione di beni e servizi con caratteristiche definite che rispondano alle nuove criticità, soddisfacendo la crescente domanda di interventi di forte impatto preventivo e innovativo, finalizzati al miglioramento della qualità della vita.

PROGETTI IN CORSO

Identificazione di marker molecolari nella saliva di pazienti affetti da patologie infiammatorie orali e sistemiche

Settore disciplinare: BIO/14 – Farmacologia, MED/28 – Malattie Odontostomatologiche.

Partecipanti al progetto: Il Gruppo di Ricerca, presso il DSCB, comprende: il Dott. Giovanni N. Berta (Responsabile del progetto); la Dr. Giuliana Abbadessa (Tecnico di Laboratorio); la Dr. Federica Di Scipio (Assegnista di Ricerca); la Dr. Maria E. Carere (Post doc); Francesco Franco (Tesista); Roberta Pepe (Tesista).  

Il Gruppo collabora con il Prof. Mario Aimetti (Professore Associato) e Dr. Federica Romano (Ricercatore), presso il Dipartimento di Scienze Chirugiche, Dental School, Università di Torino.

Abstract: La ricerca di metodiche diagnostiche tempestive, semplici, economiche e non invasive è fondamentale: il rilevamento della malattia nelle sue fasi iniziali influenza in modo significativo la prognosi, l'intervento terapeutico, il tasso di sopravvivenza e le ricadute. Tuttavia, la diagnosi stessa e i controlli di routine spesso comportano lunghe procedure, invasive e dolorose (e.g., biopsie, prelievi di sangue), apportando al paziente ulteriore stress.  La saliva è un’importante indicatore di disturbi locali, sistemici ed infettivi tanto da essere considerata rivelatrice della condizione fisiologica dell’organismo. Essa contiene un complesso di molecole che possono fornire informazioni riguardanti sia malattie orali che sistemiche. Il suo campionamento è semplice, non invasivo, a basso costo e non arreca disagio. Questo progetto si concentrerà sull?identificazione di potenziali marcatori presenti nella saliva utili alla diagnosi di diverse patologie infiammatorie (e.g. parodontite, diabete). Lo scopo sarà quello di analizzare e confrontare i profili multi-omici salivari di pazienti con diverse condizioni infiammatorie. Campioni salivari saranno processati per rilevare profili proteici, identificare elementi minerali, valutare le citochine infiammatorie più coinvolte. Un metodo di screening rapido non invasivo sarebbe molto utile per i clinici e fondamentale per aumentare la compliance del paziente.

Cellule staminali mesenchimali derivanti dal tessuto di granulazione: potenziale terapeutico per la rigenerazione parodontale

Settore disciplinare: BIO/14 – Farmacologia, MED/28 – Malattie Odontostomatologiche.

Partecipanti al progetto: Il Gruppo di Ricerca, presso il DSCB, comprende: il Prof. Giovanni N. Berta (Responsabile del progetto); la Dr. Federica Di Scipio (Assegnista di Ricerca); la Dr. Maria E. Carere (Post doc); Francesco Franco (Tesista); Roberta Pepe (Tesista).

Il Gruppo collabora con il Prof. Mario Aimetti (Professore Associato) e la Dr. Federica Romano (Ricercatore), presso il Dipartimento di Scienze Chirugiche, Dental School, Università di Torino.

Abstract: La rigenerazione tissutale è il fine più auspicabile nella cura dei difetti parodontali. La terapia con cellule staminali mesenchimali autologhe (MSCs) può essere un valido strumento. Per l’elevata plasticità, le SCs del legamento sono le più idonee, ma l’isolamento è invasivo richiedendo l'estrazione del dente. Le MSCs del tessuto di granulazione parodontale (GT) potrebbero essere un'ottima alternativa per la facile reperibilità. Scopo dello studio sarà valutare le potenzialità rigenerative delle MSCs del GT, con particolare interesse al differenziamento osteogenico, cementogenico e legamentogenico. Saranno anche testati vari metodi di differenziazione cementogenica. I campioni saranno prelevati da difetti infraossei in pazienti con parodontite. Le MSCs del GT saranno isolate, caratterizzate, e il potenziale differenziativo sarà valutato. Una conoscenza più approfondita di queste cellule può essere di supporto a tecniche di rigenerazione tissutale basate sull’auto-trapianto.


 

Prodotti della ricerca

PUBLICATIONS/PUBBLICAZIONI

  • Silvia De Francia, Daniele Mancardi, Paola Berchialla, Tiziana Armando, Silvana Storto, Sarah Allegra, Giulia Soave, Silvia Racca, Francesco Chiara, Jennifer Carnovale, Libero Ciuffreda, Maria Valentina Mussa. “Gender-specific side effects of chemotherapy in pancreatic cancer patients”. Canadian Journal of Physiology and
    Pharmacology, 21 oct 2021. DOI: https://doi.org/10.1139/cjpp-2021-0622
  • Andrea Spini, Valentina Giudice, Vincenzo Brancaleone, Maria Grazia Morgese, Silvia De Francia, Amelia Filippelli, Anna Ruggieri, Marina Ziche, Elena Ortona, Andrea Cignarella, Luigia Trabace. “Sex-tailored pharmacology and COVID-19: next steps towards appropriateness and health equity”. DOI: https://doi.org/10.1016/j.phrs.2021.105848. Pharmacological Research, vol 173, nov 2021.
  • "Procedimento per determinare glifosato e acido aminometilfosfonico in un campione". Università degli Studi di Torino, Designated Inventors: Francesco CHIARA, Elisa ARRIGO, Sarah ALLEGRA, Silvia DE FRANCIA, Daniele MANCARDI. Domanda depositata il 27 maggio 2021 con il n. 102021000013796.
  • Andrea Piolatto, Paola Berchialla, Sarah Allegra, Silvia De Francia, Giovanni Battista Ferrero, Antonio Piga, Filomena Longo. “Pharmacological and clinical evaluation of deferasirox formulations for treatment tailoring”. Scientific Reports, Vol 11:12581, issue 1, doi 10.1038/s41598-021-91983-w.
  • Sarah Allegra, Soraya Puglisi, Irene Brescia, Francesco Chiara, Vittoria Basile, Anna Calabrese, Giuseppe Reimondo, Silvia De Francia. “Sex differences on mitotane concentration and treatment outcome in patients with adrenocortical carcinoma”. Life 2021, 11(3), 266; https://doi.org/10.3390/life11030266 - 23 mar 2021. Life | Special Issue : Gender-Specific Medicine and Pharmacology (mdpi.com)
  • Montarolo F, Martire S, Perga S, Spadaro M, Brescia I, Allegra S, De Francia S, Bertolotto A. “NURR1 deficiency is associated to ADHD-likephenotypes in mice”. Translational Psychiatry 2019 Aug 27;9(1):207. DOI: 10.1038/s41398-019-0544-0.

  • Racca S, Piccione F, Spaccamiglio A, Carriero VM, De Francia S, Cangemi L, Esculapio P, Papotti M, Migliaretti G, Portaleone P, Di Carlo F, Abbadessa G. Effects of subchronic nandrolone administration on hormonal adaptive response to acute stress in rats. Psychoneuroendocrinology. 2012 Aug;37(8):123447. doi:10.1016/j.psyneuen.2011.12.017. PMID: 22226432.
  • Pergolizzi B, Carriero V, Abbadessa G, Penna C, Berchialla P, De Francia S, Bracco E, Racca S. Subchronic nandrolone administration reduces cardiac oxidative markers during restraint stress by modulating protein expression patterns. Mol Cell Biochem. 2017 Apr 21. doi: 10.1007/s1101001730367.
  • Ivan Dimauro, Loredana Grasso, Simona Fittipaldi, Cristina Fantini, Neri Mercatelli, Silvia Racca, Stefano Geuna, Alessia Di Gianfrancesco, Daniela Caporossi, Fabio Pigozzi, Paolo Borrione, PlateletRich Plasma and Skeletal Muscle Healing: A Molecular Analysis of the Early Phases of the Regeneration Process in an Experimental Animal Model. PLoS One. 2014; 9(7): e102993. Published online 2014 Jul 23. doi: 10.1371/journal.pone.0102993
  • Paolo Borrione, Loredana Grasso, Elena Chierto, Stefano Geuna, Silvia Racca, Giuliana Abbadessa, Giulia Ronchi, Fabio Faiola, Alessia Di Gianfrancesco, Fabio Pigozzi, Experimental model for the study of the effects of plateletrich plasma on the early phases of muscle healing. Blood Transfus. 2014 Jan; 12(Suppl 1): s221–s228. doi: 10.2450/2013.027512
  • Borrione P, Grasso L, Racca S, Abbadessa G, Carriero V, Fagnani F, Quaranta F, Pigozzi F,Systemic effects of locally injected platelet rich plasma in a rat model: an analysis on muscle and bloodstream. J Biol Regul Homeost Agents. 2015 JanMar;29(1):2518.

Identification of molecular markers in the saliva of patients with oral and systemic inflammatory diseases

  • Baima G, Iaderosa G, Citterio F, Grossi S, Romano F, Berta GN, Buduneli N, Aimetti M. “Salivary metabolomics for the diagnosis of periodontal diseases: a systematic review with methodological quality assessment”. Metabolomics. 2021 Jan 1;17(1):1.
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  • Romano F, Bongiovanni L, Bianco L, Di Scipio F, Yang Z, Sprio AE, Berta GN, Aimetti M. Clin Oral Investig. “Biomarker levels in gingival crevicular fluid of generalized aggressive periodontitis patients after non-surgical periodontal treatment”. 2018 Mar;22(2):1083-1092.

Mesenchymal stem cells derived from granulation tissue: potential therapeutic for periodontal regeneration

  • Olgasi C, Talmon M, Merlin S, Cucci A, Richaud-Patin Y, Ranaldo G, Colangelo D, Di Scipio F, Berta GN, Borsotti C, Valeri F, Faraldi F, Prat M, Messina M, Schinco P, Lombardo A, Raya A, Follenzi A. (2018). “Patient-Specific iPSC-Derived Endothelial Cells Provide Long-Term Phenotypic Correction of Hemophilia A”. Stem Cell Reports. 2018 Nov 3. pii: S2213-6711(18)30435-1. doi: 10.1016/j.stemcr.2018.10.012.
  • Di Scipio F, Sprio AE, Folino A, Carere ME, Salamone P, Yang Z, Berrone M, Prat M, Losano G, Rastaldo R, Berta GN. “Injured cardiomyocytes promote dental pulp mesenchymal stem cell homing”. Biochim Biophys Acta. 2014 Mar 12;1840(7):2152-2161. doi: 10.1016/j.bbagen.2014.03.005.
  • Zamperone A, Pietronave S, Merlin S, Colangelo D, Ranaldo G, Medico E, Di Scipio F, Berta GN, Follenzi A, Prat M. “Isolation and characterization of a spontaneously immortalized multipotent mesenchymal cell line derived from mouse subcutaneous adipose tissue”. Stem Cells Dev. 2013 Nov 1;22(21):2873-84. doi: 10.1089/scd.2012.0718.
  • Testa G, Gamba P, Di Scipio F, Sprio AE, Salamone P, Gargiulo S, Sottero B, Biasi F, Berta GN, Poli G, Leonarduzzi G. “Potentiation of amyloid-β peptide neurotoxicity in human dental-pulp neuron-like cells by the membrane lipid peroxidation product 4-hydroxynonenal”. Free Radic Biol Med. 2012 Sep 3;53(9):1708-1717. doi: 10.1016/j.freeradbiomed.2012.08.581.
  • Sprio AE, Di Scipio F, Raimondo S, Salamone P, Pagliari F, Pagliari S, Folino A, Forte G, Geuna S, Di Nardo P, Berta GN. “Self-Renewal and Multipotency Coexist in a Long-Term Cultured Adult Rat Dental Pulp Stem Cell Line: An Exception to the Rule?”. Stem Cells Dev. 2012 Jun 25. doi: 10.1089/scd.2012.0141.

Ultimo aggiornamento: 15/02/2022 12:41
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