Business idea

Elementi del progetto

La membrana cellulare

La membrana cellulare rappresenta una delle strutture fondamentali e degli elementi funzionali degli organismi viventi. Questa miscela complessa di lipidi allo stato fluido, dove sono immerse proteine ed altre molecole come il colesterolo, forma il confine della cellula con il mondo esterno attraverso cui avvengono le comunicazioni e scambi necessari per la vita. L’unità lipidica fondamentale della membrana cellulare è il fosfolipide, con una caratteristica struttura testa-coda di natura anfipatica.

La struttura molecolare orienta l’aggregazione spontanea delle unità fosfolipidiche nella forma di doppio strato, con le sole teste polari che interagiscono con l’ambiente acquoso. Il doppio strato si richiude su se stesso per delimitare un compartimento, che è appunto quello cellulare. La parte idrofobica della membrana è costituita dalle code di acidi grassi, lunghe catene tipicamente di 16-22 atomi di carbonio, che si organizzano l’una accanto all’altra nel doppio strato. La modalità di organizzazione delle membrane dipende dal tipo di acidi grassi presenti nei fosfolipidi, e ciascun tessuto ha la sua tipica composizione di acidi grassi.

È riconosciuto ampiamente che il ruolo degli acidi grassi sia quello di mantenere un’idonea struttura del doppio strato, per ottenere favorevoli caratteristiche di fluidità e permeabilità. Ciò permette alla cellula di mantenere la sua identità, ma anche di collegarsi efficientemente all’esterno, scambiare nutrienti ed espellere le sostanze del catabolismo.

Già in questo ambito, le code idrofobe sono fondamentali per regolare le caratteristiche della membrana – fluidità e permeabilità – con effetti diversi a seconda dell’appartenenza alle due categorie principali degli acidi grassi:

acidi grassi saturi (saturated fatty acids, SFA) , con una tipica struttura lineare che si può organizzare in modo fortemente impaccato, ovvero portando ad una ridotta permeabilità e fluidità della membrana;
acidi grassi insaturi (unsaturated fatty acid, UFA), con una tipica struttura ripiegata data dalla presenza di insaturazioni o doppi legami lungo la catena di atomi di carbonio.

La tipica forma ripiegata si spiega per la particolare configurazione del doppio legame, dove la catena degli atomi di carbonio si dispone in una geometria specifica detta CIS. Durante la biosintesi, l’acido grasso saturo viene trasformato, tramite un enzima detto DESATURASI, che provvede a creare l’insaturazione lungo la catena, in determinate posizioni (solitamente nelle posizioni 5, 6 oppure 9) e solamente nella configurazione CIS. Nelle cellule eucariotiche sono presenti acidi grassi quasi sempre come isomeri geometrici CIS.

La struttura ripiegata è importantissima, perché permette di distanziare maggiormente le code nella disposizione del doppio strato, conferendo maggiore mobilità e spazio di interazione. Senza la presenza delle insaturazioni, la membrana non avrebbe le caratteristiche idonee agli scambi, pertanto la conservazione della geometria dei doppi legami è una delle necessità più impellenti per la cellula eucariotica.

Gli acidi grassi insaturi possono avere più di un doppio legame, e quindi si chiamano poliinsaturi (polyunsaturated fatty acids, PUFA) divisi in due famiglie, gli acidi grassi omega-6 ed omega-3. Questi particolari componenti sono anche detti ESSENZIALI (EFA, Essential Fatty Acids), perché essi provengono solo dalla nutrizione. L’acido Linoleico, precursore degli omega-6, e l’acido Alfa-Linolenico, precursore degli omega-3, devono essere presi dagli alimenti, quindi se non si consumano gli alimenti che li contengono, si crea una situazione di deficit. Ciascuno di questi due acidi grassi possono essere processati enzimaticamente nell’organismo, dando luogo a tutti i costituenti delle due famiglie di acidi grassi poliinsaturi (PUFA = polyunsaturated fatty acids) omega-3 ed omega-6.

Alle famiglie omega-6 ed omega-3 appartengono importanti componenti poliinsaturi, come l’acido arachidonico (omega-6), l’acido eicosapentaenoico (EPA, omega-3) e l’acido docosaesaenoico (DHA, omega-3) che sono anche caratteristici delle composizioni di tessuti diversi nell’organismo, come la membrana eritrocitaria e le cellule nervose.

La lipidomica

La lipidomica è uno strumento diagnostico per la prevenzione di malattie e per il miglioramento della qualità della vita. È uno strumento della medicina molecolare che studia la condizione clinica di un individuo sulla base della composizione a livello molecolare di alcuni suoi importanti distretti. La medicina molecolare è nata con la genomica, ovvero con lo studio della composizione dei cromosomi delle specie viventi, che ha consentito di associare la composizione del materiale genetico del soggetto all’ereditarietà nello sviluppo di patologie o ad alterazioni del metabolismo. Si tratta di conoscenze sviluppate negli ultimi vent’anni che hanno rivoluzionato il protocollo clinico per l’esame di un paziente, offrendo tramite le analisi –omiche un metodo diretto alla scoperta della causa molecolare di base di un sintomo o uno stato di salute. Non si deve trascurare che la regolazione lipidomica coinvolge anche la funzionalità dei geni. Difatti, la stimolazione di espressioni geniche può partire anche da un segnale innescato da lipidi di membrana. La lipidomica ha un’interessante applicazione per il monitoraggio dello stato metabolico e nutrizionale. Un importante elemento da sottolineare è che le informazioni ottenibili dall’esame lipidomico dipendono dal compartimento di osservazione. Gli acidi grassi stanno alle membrane cellulari come le proteine stanno ai muscoli.

Ruolo della lipidomica

Mentre l’analisi lipidica mette in luce la composizione standard, la lipidomica si interessa non solo dei livelli di acidi grassi presenti ma anche delle correlazioni tra le vie biosintetiche, evidenziando scompensi tra le varie piste. Inoltre, l’approccio lipidomico è quello di monitorare ed interpretare le trasformazioni che la membrana può subire, a causa di eventi fisiologici e patologici, e che hanno inevitabilmente influenza sulla reale disponibilità e quantità dei diversi tipi di acidi grassi presenti in quell’organismo. Tra di essi, è stato evidenziato con sempre maggiore frequenza che lo stress creato da un eccesso di radicali liberi può determinare la modifica della composizione lipidica di una membrana cellulare, scompaginando le percentuali relative degli acidi grassi.

La visione della lipidomica è dinamica, permettendo di entrare nel merito del metabolismo che collega la nutrizione alla realizzazione delle strutture cellulari, ma è anche fortemente personalizzata, perché sulla base delle notizie raccolte sul paziente (tramite anamnesi e questionario alimentare) esamina e cerca di razionalizzare la situazione creata dal metabolismo soggettivo. In molti casi fisiologici, come l’attività sportiva, una vita stressante o l’impossibilità di seguire una nutrizione razionalizzata, oppure nello stato di gravidanza e la familiarità per alcune patologie, la lipidomica può dare un ottimo contributo ad inquadrare la situazione e portare il soggetto a recuperare il migliore bilancio possibile per la funzionalità di membrana. Siccome sulla membrana avvengono una serie di segnalazioni cellulari e processi di riconoscimento molecolare, l’equilibrio raggiunto può avere un effetto positivo anche nel coadiuvare l’intero metabolismo, e a dare una buona base per far fronte ad eventi imprevisti nel ciclo vitale.

La membrana cellulare di un individuo viene conservata anche se il suo bilanciamento non è perfetto, per cui eventuali scompensi esistenti possono rimanere silenti, ovvero senza causare alcuna patologia, per diverso tempo. L’esempio più classico in questo caso, è dato dal livello di acido arachidonico, mediatore del processo infiammatorio, e dal bilancio di tutta la pista omega-6 ad azione pro-infiammatoria. Con la lipidomica si può ritenere che, effettuando un controllo annuale del bilanciamento lipidico, si possa efficacemente operare nel senso della prevenzione di possibili scompensi silenti. Il confronto tra la lipidomica dello stato fisiologico ed il bilanciamento tra gli acidi grassi in condizioni normali con la lipidomica dello stato scompensato permette di individuare la strategia migliore per trattare lo squilibrio, utilizzando il modello della normalità come parametro di arrivo.

Il Lipidomic Profile è un’analisi lipidomica della membrana dei globuli rossi, che ne misura la distribuzione e il rapporto percentuale fra gli acidi grassi.

Dal momento che gli acidi grassi sono i costituenti fondamentali delle membrane cellulari, valutare l’assetto lipidico delle membrane e rilevare la loro composizione permette di capire lo stato di salute generale delle cellule e quindi dell’intero organismo.

La composizione lipidica della membrana determina infatti la capacità della cellula di scambiare in modo efficace sostanze con l’esterno, e fra gli obiettivi della lipidomica c’è la ricerca sul ruolo svolto dai lipidi in numerose patologie metaboliche come obesità, arteriosclerosi, ictus, ipertensione, diabete.

In particolare, un profilo equilibrato degli acidi grassi presenti nelle membrane:

Favorisce una maggiore fluidità e permeabilità della membrana plasmatica;
Favorisce gli scambi metabolici all’interno dell’organismo;
Modera le risposte infiammatorie;
Riduce lo stress ossidativo;
Riduce l’insorgenza di patologie cardiovascolari;
Ha effetti sulla genesi dei tumori in fase preventiva, andando a ridurre le condizioni predisponenti alla comparsa della patologia.

Il Lipidomic Profile, in sintesi, è uno strumento con cui valutare la relazione tra lo stato di salute generale dell’organismo e lo stile di vita, allo scopo di attuare, mediante l’alimentazione e l’integrazione, una prevenzione mirata di possibili scompensi solo in caso di effettiva necessità, potendo anche controllare l’effettiva incorporazione di questi nutrienti.

Qui sta la grande potenzialità della lipidomica e della terapia lipidica integrata con il trattamento dello stress radicalico, che consentono di disegnare ed attuare una vera e propria strategia di prevenzione – trattando le carenze individuate con opportune supplementazioni dietetiche e regimi nutrizionali – e ne controllano l’efficacia per il benessere cellulare ed il miglioramento della qualità della vita.

Le alterazioni dell’equilibrio degli acidi grassi possono dare sintomi di varia natura tra i quali:

Fegato grasso, steatosi epatica.
Obesità, ipertensione, rischio di malattie cardiovascolari.
Invecchiamento precoce, eczema-eruzioni cutanee, pelle squamosa, perdita di capelli.
Basso tasso metabolico, debolezza, formicolio alle braccia o alle gambe.
Compromissione della vista, scarsa coordinazione.
Depressione, ansia, difficoltà di apprendimento, disturbi mentali.
Frequenti infezioni, scarsa guarigione delle ferite, disfunzione immunitaria.

Il test viene effettuato mediante analisi su un campione di sangue, e può essere richiesto nelle farmacie, nei laboratori di analisi, nei centri medici e nelle medical spa.

La lipidomica rappresenta un approccio innovativo e un potente mezzo di medicina molecolare e di prevenzione nutrizionale avendo a disposizione un test validato dalla comunità scientifica e utilizzato sia per scopi di ricerca che nella pratica ambulatoriale.

L’analisi lipidomica su membrana fornisce informazioni su scala temporale maggiore rispetto a quanto si ottiene con esami lipidici su plasma. Inoltre, la definizione degli aplotipi del locus FADS per ciascun paziente consente di conoscere l’efficienza degli enzimi desaturasici nella conversione degli acidi grassi polinsaturi a catena lunga.

Nel loro complesso, questi approcci provvedono informazioni su meccanismi biomolecolari individuali che possono

condizionare la biodisponibilità di apporti alimentari formalmente corretti.

L’analisi lipidomica applicata alla membrana del globulo rosso, risulta fondamentale per conoscere lo stato funzionale della cellula. In accordo con diversi recenti studi scientifici, la Tecnobios ha già effettuato uno studio di correlazione volto a dimostrare come l’analisi lipidomica, effettuata su campione di sangue in toto, possa fornire importanti informazioni circa lo stato di salute delle nostre cellule. Nel contempo l’analisi genetica eseguita per caratterizzare i polimorfismi contenuti nei geni FADS sarà cruciale per determinare la predisposizione individuale a trasformare determinati tipi di acidi grassi assunti con la dieta. Tali informazioni sono estremamente significative se associate alla c.d. analisi proteomica, ovvero alla caratterizzazione delle proteine rispetto a struttura, funzione, attività, quantità e interazioni molecolari. La letteratura conferma che non tutto l’RNA è trascritto in proteine, e la quantità di proteine prodotte dipende dallo stato funzionale della cellula. L’analisi proteomica permette di identificare la presenza di una data proteina nel campione di siero analizzato e dà una misura diretta della quantità e della funzionalità della stessa. L’integrazione tra le diverse tipologie di analisi rappresenta, quindi, un ottimo elemento per la valutazione dello stato di benessere dell’organismo umano.

Basandosi su un referto che identifica i valori degli acidi grassi presenti nella membrana eritrocitaria del soggetto in esame e l’attività dei suoi enzimi Desaturasi, è possibile ottenere importanti informazioni per il clinico e per il nutrizionista al fine di ottenere la salute e il benessere del paziente.

Quest’approccio si spinge sulla personalizzazione e quindi su un dettaglio maggiore nella valutazione dei fabbisogni nutrizionali rispetto ai valori guida che sono ricavati da valori medi della popolazione. L’obiettivo di raggiungere l’equilibrio della membrana del paziente, guiderà il professionista nella scelta del profilo nutrizionale più idoneo, con particolare attenzione alle componenti lipidiche, in percorso che produrrà dei precisi consigli nutraceutici e con la formulazione della dieta lipidomica (LipidomicDiet).

I dispositivi medici rientrano in quella categoria di prodotti sanitari utili alla diagnosi o alla terapia e contribuiscono a migliorare le aspettative e la qualità della vita dei malati. Questo è particolarmente vero per molte persone affette da patologie per le quali l'uso costante di dispositivi medici rappresenta l'unico modo per alleviare la sofferenza. I dispositivi medici svolgono inoltre un ruolo importante quando sono combinati ad un farmaco per la cura di determinate patologie o per il trattamento di infezioni.

Per capire la valenza strategica, per l’Italia, del settore dei dispositivi medici su cui insiste il presente progetto basti pensare che Assobiomedica stima, nel suo Rapporto 2014, la presenza oltre 3.000 aziende italiane che occupano 54.000 addetti, per una produzione complessiva di circa 7 miliardi di Euro, e che il settore si caratterizza per una forte vocazione per l’export oltre che per un alto tasso di innovazione con ben 255 start-up, 2 imprese su 3 che nel 2010-2013 hanno introdotto almeno un’innovazione di prodotto e ben 70.000 domande di brevetto in essere.

Business Idea

Progetto “Nutra Spot”

Il progetto si propone di migliorare un prodotto [AE1] già usato limitatamente a elementari valutazioni lipidomiche e ampliarne il campo di applicazione per ottenere un prodotto avanzato che consenta di calibrare la formulazione di un nutraceutico sulle caratteristiche di una determinata tipologia di paziente.

Il progetto propone attività di ricerca e sviluppo volte alla realizzazione di un nuovo prodotto, il kit analitico, in grado di superare valutazioni lipidomiche elementari ampliandone il campo di applicazione. Il nuovo kit analitico porterà ad una ulteriore innovazione di prodotto, in quanto le rilevazioni con esso possibili permetteranno lo sviluppo di un nuovo prodotto nutraceutico in grado di avere formulazione calibrata sulle caratteristiche di una determinata tipologia di paziente.

L’obiettivo per la Dermofarma è quello di creare un network nella ricerca biomedica, in grado di affrontare e risolvere le diverse problematiche legate allo sviluppo di nuovi nutraceutici e alla ottimizzazione delle performances. Il nutraceutico solo se progettato sul binomio prevenzione-terapia, può avere un ruolo nella profilassi della condizione patologica o integrare e potenziare l’azione del farmaco nella gestione terapeutica della patologia. Alla luce di queste premesse, l’obiettivo finale dello studio sarà così articolato:

1. Ricerca e sviluppo industriale alla scala pilota di nuovi prodotti nutraceutici per la prevenzione di malattie croniche e/o degenerative. Tale attività comprende la definizione della composizione in ingredienti, la realizzazione di prototipi su scala di laboratorio e su scala pilota, il design del profilo funzionale del prodotto, la messa a punto di adeguati sistemi di delivery, il confezionamento dei prototipi da impiegare nella validazione funzionale mediante test pre-clinici, prove cliniche e trial clinici in soggetti sani o pazienti;

2. disegno e sviluppo di sistemi di release innovativi delle sostanze nutraceutiche, attraverso la produzione di microfilm a elevata biodisponibilità, che permettano il rilascio immediato di un determinato quantitativo di principio attivo per via orale.

Il progetto proposto è finalizzato allo sviluppo di una card di cotone pressato o di altro materiale polimerico e imbevuto con sostanze antiossidanti atte a preservare il più vasto range di acidi grassi a catena corta e lunga e a diverso grado di insaturazione, così da garantire la conservazione delle proprietà del sangue anche per diversi giorni o settimane. Le principali problematiche da affrontare riguardano la selezione delle sostanze tali da garantire la conservazione delle proprietà del sangue. Si effettueranno studi cinetica di degradazione dei diversi acidi grassi. Si progetterà supporto adatto atto a garantire ripetibilità e la riproducibilità del campionamento del dato analitico e della stabilizzazione dei composti indagati. Si progetterà supporto compatibile ad analisi lipidomica, genomica e proteomica con evoluzione dell’ analisi in imaging spettrometria MALDI-TOF per analisi screening in tempi ultrafast in ambito ospedaliero. L’analisi genetica verrà compiuta a partire dal DNA genomico estratto dagli spot di sangue, utilizzando una tecnologia all’avanguardia per l’identificazione di polimorfismi noti basata sull’analisi differenziale delle curve di melting prodotte dall’amplificazione di sequenze target polimorfiche (HRM-Real Time).

Il progetto proposto ha come obiettivo quello di sviluppare una card opportunamente trattata con sostanze chelanti e antiossidanti in cui sarà possibile campionare sangue capillare raccolto con un semplice pungi dito e che, dopo essicazione, potrà essere utilizzato per l’analisi di biomarker utili a descrivere lo stato di benessere dell’organismo. Nello specifico si progetterà supporto compatibile ad analisi lipidomica, genetica e proteomica con evoluzione dell’analisi in imaging spettrometria MALDI-TOF per analisi screening in tempi ultrafast in ambito ospedaliero e con la messa a punto di strategie di SNP genotyping in HRM-Real Time (High Resolution Melting).

Altro obiettivo sarà di sviluppare prodotti nutraceutici di nuova formulazione che siano in grado di concorrere al riequilibrio dei parametri misurati dall’analisi lipidomica, sulla base degli aplotipi distribuiti nella popolazione. A tal fine, verranno individuate nuove sostanze delle quali verrà validata scientificamente l’attività nutraceutica.

Si porrà inoltre particolare attenzione ad aspetti di sicurezza del consumatore, sia per quanto attiene alla composizione degli estratti o dei formulati, sia per la presenza di eventuali controindicazioni o possibile effetti collaterali. In particolare, verranno studiati composti estratti da piante medicinali e da prodotti alimentari di consumo quotidiano.

Infine potranno essere sviluppati e/o ottimizzati processi di sintesi chimicamente vantaggiosa su scala industriale per sostanze con un valido profilo nutraceutico ma di difficile o insufficiente reperibilità dalle fonti naturali. Si punterà inoltre al miglioramento delle attuali formulazioni di integratori alimentari e sviluppo di nuovi prodotti, che possano garantire un adeguato supporto nutrizionale anche nei soggetti in età pediatrica e/o a pazienti affetti da patologie che sovente implicano stati di malnutrizione.

Principali risultati attesi:

− Maggiore assorbimento di macronutrienti, soprattutto in organismi malassorbenti

− Maggiore assorbimento di micronutrienti

− Migliore palatabilità

− Migliore stabilità

Si prevede, inoltre, la caratterizzazione chimico-biologica di sostanze naturali bioattive e l’identificazione dei loro bersagli cellulari. Pertanto, un valore aggiunto di questo progetto è rappresentato da una considerevole espansione del know-how aziendale che richiederà la creazione di una rete di collaborazione strettissima tra attività di ricerca, sviluppo di innovazioni tecnologiche e realizzazione di supporti e servizi fruibili e appetibili su larga scala.

Il progetto si propone di sviluppare una semplice ed efficace metodica di analisi degli acidi grassi per garantire lo stato di benessere dell’individuo.

Il primo obiettivo del progetto è lo sviluppo di una card di cotone pressato o di altro materiale polimerico e imbevuto con sostanze tali da garantire la conservazione delle proprietà del sangue anche per diversi giorni o settimane. Lo sviluppo della innovativa card stabilizzata oggetto delle attività di ricerca e sviluppo consentirà, al paziente, di effettuare il prelievo di poche gocce di sangue attraverso un semplice pungidito e permetterà la conservazione dei campioni per un periodo di tempo più lungo consentendo l’analisi anche dopo diverse settimane dal prelievo. La card sarà inoltre corredata da un QR code unico (Quick Response Code, codice a barre 2D) leggibile tramite un applicazione scaricabile su smartphone. Attraverso il QR code sarà possibile accedere ad un URL dedicato, ad accesso limitato e controllato, che reindirizzerà ad una piattaforma WEB, opportunamente implementata, in cui è possibile monitorare fase per fase lo stato di avanzamento delle analisi e in cui verranno caricati poi i risultati.

Ciò consentirà di raggiungere un numero maggiore di utenti e di aggredire un mercato molto più ampio.

Il secondo obiettivo sarà di sviluppare prodotti nutraceutici di nuova formulazione che siano in grado di concorrere al riequilibrio dei parametri misurati dall’analisi lipidomica, sulla base degli aplotipi distribuiti nella popolazione.

Obiettivo dell’attività è l’identificazione della forma più adeguata per la somministrazione della miscela di nutraceutici che avrà evidenziato i migliori risultati nell’attività di saggio in vitro. I parametri per valutare l’adeguatezza di ogni forma saranno la compatibilità formulativa degli ingredienti, la stabilità, la gradevolezza per l’utilizzatore, la biodisponibilità. Saranno realizzate sia formulazioni orali, selezionate tra compresse, capsule rigide, capsule di gelatina molle, granulati, forme a rapida dissoluzione orale, che preparazioni di oli ricchi in omega-3 o di altri alimenti arricchiti con i composti selezionati. Saranno sviluppati gli opportuni metodi d’analisi per il controllo e il rilascio dell’integratore.

Il progetto si articola successivamente nel settore della nutraceutica che sempre più viene individuato come strumento di prevenzione e di “benessere” o magari di strategia anti-invecchiamento, perché, rappresentando l’alimentazione una necessità quotidiana, potrebbe costituire una sorta di terapia “continuativa” utilizzabile per tutta la vita, senza i rischi di tossicità concettualmente intrinseci all’impiego dei “farmaci”. In quest’ottica si intende sviluppare e sperimentare molecole ad azione nutraceutica sfruttando composti bioattivi derivati da piante ad attività antiossidante, antiinfiammatoria, immunostimolante e volte a rendere ottimale la biodisponibilità delle diverse specie di acidi grassi assunte dalla dieta. In questo senso si intendono identificare e caratterizzare principi naturali derivati da piante, radici ed eventualmente sottoprodotti agro-alimentari.

In questo scenario le competenze scientifiche e tecnologiche delle imprese che fanno parte della compagine proponente permetteranno di ottenere un significativo portafoglio di prodotti nutraceutici e di realizzare innovative piattaforme di screening in vitro per testare e selezionare tali principi.