Preparazione e sviluppo di farmaci con metodi biotecnologici
A.A. 2018/2019
Obiettivi formativi
Il principale obiettivo del corso è quello di mettere in evidenza le grandi potenzialità dei metodi biotecnologici sia nella produzione di farmaci che nell'ottimizzazione di molecole già esistenti e quindi nello sviluppo di nuovi farmaci. Il corso fornisce una panoramica delle principali classi di farmaci biotecnologici, con particolare riferimento alle proteine ricombinanti, partendo dai cenni storici sulla loro origine, attraverso lo studio delle relazioni struttura-attività fino ad arrivare allo sviluppo di nuovi derivati caratterizzati da un migliore profilo farmacologico, includendo anche alcuni farmaci attualmente in fase di sperimentazione clinica. Un obiettivo specifico è quello di attirare costantemente l'attenzione dello studente sulle problematiche farmacocinetiche che possono limitare l'efficacia di un farmaco biotecnologico; a tale proposito vengono analizzate le possibili modifiche di natura chimica o biotecnologica utili ad ottimizzare il profilo farmacocinetico di farmaci di natura peptidica e proteica. Inoltre, vengono presi in esame metodi di bioconiugazione utilizzati per lo sviluppo di nuovi derivati per il rilascio sito specifico di farmaci a specifici tessuti bersaglio, quali ad esempio i tumori. Una particolare enfasi viene data alle strategie per la produzione su scala industriale di composti naturali biologicamente attivi (tradizionalmente ottenuti da fonti naturali mediante processi convenzionali di fermentazione e/o estrazione) o di nuovi derivati caratterizzati da un migliore profilo farmacologico. Vengono descritte ed analizzate criticamente metodologie innovative di biotecnologia industriale e di biocatalisi utilizzabili per la produzione di farmaci e di loro intermedi. Lo studente viene introdotto alle più moderne tecniche biotecnologiche in grado di aumentare enormemente le prestazioni dei catalizzatori biologici, come ad esempio l'ingegnerizzazione metabolica, la "directed evolution" e l'uso di bioreattori non convenzionali.
Risultati apprendimento attesi
Non definiti
Periodo: Secondo semestre
Modalità di valutazione: Esame
Giudizio di valutazione: voto verbalizzato in trentesimi
Corso singolo
Questo insegnamento non può essere seguito come corso singolo. Puoi trovare gli insegnamenti disponibili consultando il catalogo corsi singoli.
Programma e organizzazione didattica
Edizione unica
Responsabile
Periodo
Secondo semestre
Prerequisiti
Conoscenza di nozioni di base di chimica farmaceutica con particolare riferimento agli aspetti di carattere generale: bersagli dei farmaci, farmacodinamica e farmacocinetica. Per gli studenti che non hanno familiarità con la Chimica farmaceutica si consiglia il libro di testo: G. L. Patrick, Introduzione alla Chimica Farmaceutica, II ed., EdiSes.
Conoscenze di base di Microbiologia e Biotecnologia delle fermentazioni.
Modalità d'esame
Consistenza della prova: esame scritto, con un numero di domande variabile tra 4 e 6, riguardanti argomenti trattati nelle due unità didattiche. Di norma almeno tre domande prevedono una risposta aperta. Il tempo a disposizione è di 90 minuti.
Requisiti al fine del superamento dell'esame stesso: lo studente deve rispondere a tutte le domande dimostrando un livello di preparazione sufficiente e la capacità di stabilire collegamenti tra gli argomenti trattati nelle due unità didattiche. Il voto è espresso in trentesimi.
Conoscenze di base di Microbiologia e Biotecnologia delle fermentazioni.
Modalità d'esame
Consistenza della prova: esame scritto, con un numero di domande variabile tra 4 e 6, riguardanti argomenti trattati nelle due unità didattiche. Di norma almeno tre domande prevedono una risposta aperta. Il tempo a disposizione è di 90 minuti.
Requisiti al fine del superamento dell'esame stesso: lo studente deve rispondere a tutte le domande dimostrando un livello di preparazione sufficiente e la capacità di stabilire collegamenti tra gli argomenti trattati nelle due unità didattiche. Il voto è espresso in trentesimi.
Sviluppo di farmaci con metodi biotecnologici
Programma
Insulina e Insuline modificate a breve e lunga durata d'azione; il recettore dell'insulina: studio delle interazioni ligando-recettore e scoperta di piccole molecole insulino-mimetiche. Farmaci che agiscono sul sistema incretinico (analoghi di GLP-1 e inibitori di DPP-4).
Ormone della crescita; il recettore GH: interazioni ligando-recettore; analoghi di GHRH; sostanze attive su GHSR (ghrelina e peptidi GHRP); progettazione di antagonisti di GH (Pegvisomant); altri approcci per il trattamento dell'acromegalia: analoghi della somatostatina.
Citochine: IL-2 ricombinante; Denileukin diftitox; Antagonista di IL-1 ricombinante; Interferoni, Peg-interferoni e Albuferone.
2) Farmaci di origine naturale (antibiotici, antitumorali, antiparassitari) prodotti sfruttando metodi di ingegnerizzazione microbica come alternativa all'estrazione da fonti naturali: studio delle relazioni struttura-attività e modifiche strutturali per l'ottimizzazione del profilo farmacologico (12 h).
3) Problematiche farmacocinetiche associate a farmaci di natura peptidica e strategie per il rilascio controllato e prolungato di farmaci biotecnologici: coniugazione con polimeri naturali o sintetici. Metodi biotecnologici per il rilascio sito-specifico di farmaci: direzionamento passivo e attivo. Strategie per il rilascio sito-specifico di farmaci antitumorali. (12 h).
Ormone della crescita; il recettore GH: interazioni ligando-recettore; analoghi di GHRH; sostanze attive su GHSR (ghrelina e peptidi GHRP); progettazione di antagonisti di GH (Pegvisomant); altri approcci per il trattamento dell'acromegalia: analoghi della somatostatina.
Citochine: IL-2 ricombinante; Denileukin diftitox; Antagonista di IL-1 ricombinante; Interferoni, Peg-interferoni e Albuferone.
2) Farmaci di origine naturale (antibiotici, antitumorali, antiparassitari) prodotti sfruttando metodi di ingegnerizzazione microbica come alternativa all'estrazione da fonti naturali: studio delle relazioni struttura-attività e modifiche strutturali per l'ottimizzazione del profilo farmacologico (12 h).
3) Problematiche farmacocinetiche associate a farmaci di natura peptidica e strategie per il rilascio controllato e prolungato di farmaci biotecnologici: coniugazione con polimeri naturali o sintetici. Metodi biotecnologici per il rilascio sito-specifico di farmaci: direzionamento passivo e attivo. Strategie per il rilascio sito-specifico di farmaci antitumorali. (12 h).
Materiale di riferimento
-Maria Luisa Calabrò COMPENDIO DI BIOTECNOLOGIE FARMACEUTICHE Ed. EdiSES -Graham L. Patrick INTRODUZIONE ALLA CHIMICA FARMACEUTICA, II edizione EdiSES
-Stefano Donadio e Gennaro Marino, BIOTECNOLOGIE MICROBICHE, Casa Editrice Ambrosiana
-Materiale didattico fornito dai docenti, disponibile su Ariel.
-Stefano Donadio e Gennaro Marino, BIOTECNOLOGIE MICROBICHE, Casa Editrice Ambrosiana
-Materiale didattico fornito dai docenti, disponibile su Ariel.
Preparazione di farmaci con metodi biotecnologici
Programma
1) Cellule microbiche per la produzione di proteine ricombinanti (12 h)
a. Strategie per il miglioramento della produttività e dell'efficienza di secrezione
b. Sistemi di espressione batterici: E. coli
c. Altri sistemi di espressione batterici: Bacillus, batteri lattici, attinomiceti
d. Sistemi di espressione in eucarioti: lieviti
e. Sistemi di espressione in eucarioti: funghi filamentosi
f. Esempi di produzioni industriali: insuline
g. Ormone della crescita
h. Vaccini antivirali
2) Miglioramento genetico per la produzione microbica di farmaci (10 h)
a. Metaboliti secondari come farmaci: considerazioni generali e prospettive
b. Miglioramento mediante ingegneria metabolica
c. Mutagenesi e directed evolution
d. Esempi industriali: antibiotici, antitumorali, antiparassitari
3) Biocatalisi (10 h)
a. Biocatalisi: importanza in campo farmaceutico
b. Tecniche in biocatalisi: impiego di enzimi isolati e microrganismi ricombinanti, ingegneria proteica, immobilizzazione
c. Reazioni biocatalitiche:
- reazioni idrolitiche
- reazioni redox
- altre reazioni
d. Esempi industriali
a. Strategie per il miglioramento della produttività e dell'efficienza di secrezione
b. Sistemi di espressione batterici: E. coli
c. Altri sistemi di espressione batterici: Bacillus, batteri lattici, attinomiceti
d. Sistemi di espressione in eucarioti: lieviti
e. Sistemi di espressione in eucarioti: funghi filamentosi
f. Esempi di produzioni industriali: insuline
g. Ormone della crescita
h. Vaccini antivirali
2) Miglioramento genetico per la produzione microbica di farmaci (10 h)
a. Metaboliti secondari come farmaci: considerazioni generali e prospettive
b. Miglioramento mediante ingegneria metabolica
c. Mutagenesi e directed evolution
d. Esempi industriali: antibiotici, antitumorali, antiparassitari
3) Biocatalisi (10 h)
a. Biocatalisi: importanza in campo farmaceutico
b. Tecniche in biocatalisi: impiego di enzimi isolati e microrganismi ricombinanti, ingegneria proteica, immobilizzazione
c. Reazioni biocatalitiche:
- reazioni idrolitiche
- reazioni redox
- altre reazioni
d. Esempi industriali
Materiale di riferimento
-Maria Luisa Calabrò COMPENDIO DI BIOTECNOLOGIE FARMACEUTICHE Ed. EdiSES -Graham L. Patrick INTRODUZIONE ALLA CHIMICA FARMACEUTICA, II edizione EdiSES
-Stefano Donadio e Gennaro Marino, BIOTECNOLOGIE MICROBICHE, Casa Editrice Ambrosiana
-Materiale didattico fornito dai docenti, disponibile su Ariel.
-Stefano Donadio e Gennaro Marino, BIOTECNOLOGIE MICROBICHE, Casa Editrice Ambrosiana
-Materiale didattico fornito dai docenti, disponibile su Ariel.
Moduli o unità didattiche
Preparazione di farmaci con metodi biotecnologici
CHIM/08 - CHIMICA FARMACEUTICA
CHIM/11 - CHIMICA E BIOTECNOLOGIA DELLE FERMENTAZIONI
CHIM/11 - CHIMICA E BIOTECNOLOGIA DELLE FERMENTAZIONI
Lezioni: 32 ore
Docente:
Gandolfi Raffaella
Sviluppo di farmaci con metodi biotecnologici
CHIM/08 - CHIMICA FARMACEUTICA
CHIM/11 - CHIMICA E BIOTECNOLOGIA DELLE FERMENTAZIONI
CHIM/11 - CHIMICA E BIOTECNOLOGIA DELLE FERMENTAZIONI
Lezioni: 40 ore
Docente:
Tamborini Lucia
Docente/i
Ricevimento:
Previo appuntamento
Via Mangiagalli 25, II piano