scienze della vita roma, 22-23 ottobre 2012 - SIF

L’INTEGRAZIONE TRA LA BIOINFORMATICA E LA
NANOTECNOLOGIE PER LA DIAGNOSI E LA TERAPIA
Carmelina Ruggiero
Università degli Studi di Genova
Negli ultimi 20 anni si sono verificati sviluppi molto significativi nelle nanotecnologie, in
particolare applicate alla biologia e alla medicina e in bioinformatica.
Sono stati sviluppati molti metodi e techiche di fabbricazione di nanostrutture organizzate,
nanomateriali e strumenti per microscopia e spettroscopia a livello nanometrico. Alcuni esempi
sono metodi litografici ad alta risoluzione, matrici di sensori per l’individuazioine di biomolecole,
microarray al DNA e alle proteine, quantum dots, nanoparticelle, liposomi e microcapsule
polielettrolitiche per la somministrazione localizzata di farmaci.[1-3]
La bioinformatica ha ottenuto sviluppi recenti e molto significativi per quanto riguarda la genomica,
proteomica,metabolomice e systems biology. Questi risultati sono spesso strettamente legati ad
innovazioni nelle techiche di fabbricazione.
Negli ultimi anni la convergenza tra la bioinformatica e la nanotecnologia si è ulteriomente
rafforzata. Il grande aumento della quantità di dati di genomica e proteomica, le recenti scoperte
nella delucidazione dei meccanimi molecolari di malattie, e il rapido sviluppo di nuove tecnologie
per la diagnosi e la terapia a livello molecolare ha porato allo sviluppo di una nuova fase della
medicina nella quale l’individuazione, la diagnosi e la terapia delle malattie vengono progettare
seguendo il profilo molecolare ogni individuo (medicina personalizzata) [4, 5].
Inoltre gli sviluppi delle nanotecnologie hanno fornito l’oppotunità di integrare informazione
morfologica e molecolare e di mettere in relazione cambiamenti a livello molecolare e cellulare con
caratteristiche di malattie [6]. Un esempio di integrazione della bioinformatica con la nanotecnlogia
è fornito dal progetto europeo Cardioworkbench [7].
Figura 1. Workflow del progetto Cardioworkbench
Lo scopo di questo progetto è stato quello di scoprire nuovi fattori coinvolti nelle malattie
cardiovascolari e istituire sistemi per selezionare e testare molecole che sono farmacologicamente
attive per il loro trattamento. La prima fase critica del processo di sviluppo di un farmaco è
l'identificazione e la convalida di bersagli farmacologici (ad esempio proteine, acidi nucleici) per
applicazioni terapeutiche. L'identificazione di target dall’analisi mediante microarrays di dati di
26