Scuola di Farmacia e Nutraceutica

Università Magna Graecia di Catanzaro

C.I. DI DRUG DESIGN E TERAPIE INNOVATIVE

CdLM Biotecnologie Mediche, Veterinarie e Farmaceutiche

Lo scopo del corso è quello di fornire ai discenti i principali elementi della biologia molecolare e le principali tecniche di ingegneria genetica.Il corso attenziona la progettazione e gli aspetti chimico-fisici e tecnologico-formulativi di sistemi innovativi biocompatibili utilizzati per il drug delivery, fornisce le basi per la progettazione razionale e la identificazione di composti bioattivi con particolare riferimento a target innovativi. Il corso si riallaccia ai concetti base degli esami di Chimica. 

Modulo e/o Codocenza Docente CFU
FARMACOLOGIA Laura Berliocchi 1
CHIMICA FARMACEUTICA Stefano Alcaro 2
FARMACEUTICO TECNOLOGICO APPLICATIVO Donato Cosco 2
BIOLOGIA MOLECOLARE Rocco Savino 2
Docente:
Stefano Alcaro
alcaro@unicz.it
0961-3694198
Edificio Corpo H, Liv. 5 Stanza: Studio Alcaro
da lunedì a giovedì 18:00-19:00 (previo appuntamento email)

SSD:
BIO/14 - CHIM/08 - CHIM/09 - BIO/11

CFU:
7

Scuola di Farmacia e Nutraceutica - Data stampa: 02/10/2022

Obiettivi del Corso e Risultati di apprendimento attesi

Questo corso teorico ha lo scopo di fornire le conoscenze e competenze  più approfondite di tecnologia farmaceutica utili alla progettazione di forme farmaceutiche innovative per il drug delivery. Alla fine del corso lo studente dovrà essere in grado di identificare le eventuali alterazioni su base genetica e di produrre proteine ricombinanti in cellule procariotiche. Una volta sostenuto l’esame lo studente potrà seguire e studiare agevolmente i corsi degli anni successivi relativi ai settori dell’area Chimica ed in particolare potrà approfondire i concetti proposti in corsi opzionali, quali: Progettazione Chimico-Farmaceutica e Chimica e Biotrasformazione di Prodotti Nutraceutici.

Programma

Programma modulo di Farmacologia:

Concetti, metodi, vantaggi e ostacoli rispetto R&D tradizionale (“drug repositioning” vs de novo

drug discovering”). Esempi: talidomide, aspirina, sildenafil, dimetil fumarato.

Riposizionamento dei farmaci

Concetti, metodi, vantaggi e ostacoli rispetto R&D tradizionale (“drug repositioning” vs “de novo

drug discovering”). Esempi: talidomide, aspirina, sildenafil, dimetil fumarato. 

Farmaci Biologici

Storia e generalità dei farmaci biologici

Caratteristiche e classificazione. Differenze con farmaci tradizionali.

Modalità di produzione. Effetti della bioingegnerizzazione sulle caratteristiche del farmaco

Proteine ricombinanti: ormoni, fattori di crescita e citochine, enzimi e fattori della coagulazione

Anticorpi monoclonali

Vaccini ricombinanti

Terapie innovative: la tossina botulinica. Biologia, farmacologia e tossicologia

Programma modulo di Chimica Farmaceutica:

0. Introduzione al modulo del corso di Drug Design e terapie innovative

1. Panoramica sui metodi di progettazione razionale di composti bioattivi

a. Introduzione al drug discovery

b. Investimenti nella ricerca di aziende farmaceutiche

c. I principali step nel drug discovery

d. Paradigmi del drug discovery

e. La protein data bank (PDB) come strumento del drug discovery

f. Esempi di interazione tra ligandi e farmaci nella PDB

i. Inibitori delle tirosin-kinasi

ii. Vitamina D

iii. Statine

iv. Penicillina V

v. Betalattami

vi. Levodopa e carbidopa

vii. Inibitori della trascrittasi inversa del virus HIV-1

viii. Inibitori dell’enzima di conversione dell’angiotensina

ix. Inibitori del recettore GABAB

x. Inibitori delle cicloossigenasi

g. Metodi computazionali investigati attraverso un questionario

h. Risultati del questionario

i. Esempi di successo dell’impiego dei metodi computazionali nel drug discovery

2. Meccanica molecolare

a. Definizioni base

b. Termini di legame

c. Termini di non legame

d. Conformazioni e conformeri

e. Ottimizzazione strutturale mediante minimizzazione energetica

f. Esplorazione dello spazio conformazionale

i. Sistematica

ii. Stocastica

iii. deterministica

3. Paradigmi innovativi nel drug design

a. Multi-targeting

b. Polifamacologia: classificazione e conseguenze

c. Strategie di identificazione 

d. Drug repurposing

e. Impatto del multi-targeting e della polifarmacologia in letteratura

f. Struttura della COST Action CA15135

g. La chemotheca

h. Esempi di outputs

4. Seminari su tecniche avanzate di progettazione di farmaci.


Programma modulo di Farmaceutico tecnologico applicativo:

Biofarmaceutica

Sistema LADME. Definizione.

Rilascio dei farmaci dalla forma farmaceutica e biodisponibilità.

Sistemi Dispersi

Definizione e classificazione di un sistema disperso.

Le emulsioni: tipi di emulsione (A/O ed O/A), tensione superficiale e tensione interfacciale. I surfactanti: generalità.

Le sospensioni: caratteristiche chimico-fisiche delle sospensioni. Forze d’interazione fra le particelle. Preparazione delle sospensioni: agenti

 sospendenti. Stabilità delle sospensioni. Dispersioni colloidali: colloidi liofili e colloidi liofobi. Potenziale zeta.

Micelle e tensioattivi: proprietà e classificazione. Solubilizzazione di principi attivi mediante tensioattivi. Fattori che influenzano la solubilizzazione. Determinazione della concentrazione massima di additivo.

Forme Farmaceutiche a Rilascio Modificato

Aspetti generali ed utilità del rilascio modificato.

Equazioni di trasporto. Diffusione o trasporto di sostanza; flusso e legge di Fick; seconda legge di Fick; diffusibilità in diversi mezzi di diffusione; solubilità e coefficiente di ripartizione; sistemi controllati dalla diffusione; finalità delle forme farmaceutiche a rilascio controllato; problemi relativi alle forme farmaceutiche convenzionali; vantaggi offerti dalle forme farmaceutiche a rilascio modificato; meccanismi di rilascio dei principi attivi; sistemi controllati dalla diffusione.

Materiali per il controllo del rilascio.

Vettori Micro/Nanoparticellari Polimerici e Vescicolari

Polimeri; Siliconi; Polivinilcloruro; Polietilene vinil acetato; Poliesteri; Poliammidi; Cellulose; Poliuretani; Poliacrilati; Polietilen glicole; Idrogeli. Micro- e nanoparticelle polimeriche, solide lipidiche e sistemi carrier lipidici nanostrutturati; classificazione in base alla composizione, alle dimensioni e alla struttura fisica, metodiche di preparazione, stabilità, meccanismi di interazione con i sistemi cellulari, vie di somministrazione, applicazioni terapeutiche. Abraxane.

Sistemi polimerici per somministrazione trans-mucosale e formulazioni mucoadesive.

Sistemi vescicolari. Fosfolipidi. Fase lamellare, fase esagonale, fase cubica. Liposomi: classificazione in base alla composizione, alle dimensioni e alla struttura fisica, componenti utilizzati nella preparazione dei sistemi vescicolari, metodiche di preparazione, stabilità, meccanismi di interazione con i sistemi cellulari, vie di somministrazione; applicazioni terapeutiche dei liposomi, targeting attivo e passivo, liposomi Stealth, immuno-liposomi. Effetto EPR. Fenomeno ABC.

Doxil, Caelyx, Ambisome, DepoCyt, DepoDur, DepoFoam. Squalene: proprietà chimico-fisiche ed applicazioni farmaceutiche.

Sistemi per il rilascio transdermico dei farmaci. Etosomi, niosomi e transferosomi.

Sistemi di inclusione

Sistemi di inclusione molecolare: ciclodestrine. Definizione, ciclodestrine naturali (α, β, γ), ciclodestrine modificate: ciclodestrine metilate,

 trimetilate, idrossipropilate, metodiche di produzione del complesso d'inclusione. Targeting mirato (colon-specifico, cervello-specifico), meccanismi di eliminazione delle ciclodestrine, tossicità delle ciclodestrine.

Targeting sito specifico

Direzionamento tumorale e al cervello dei farmaci. Sistemi utilizzati per l’assorbimento transmucosale dei bioattivi.

Programma modulo di Biologia Molecolare:

 •   Identificazione, isolamento ed amplificazione di geni di interesse terapeutico

    Cenni di biologia molecolare di base

 Struttura ed organizzazione dei geni batterici: operoni

– Attenuazione

  Espressione di proteine ricombinanti e Troubleshoting

•  Farmaci biologici: terapia sostitutiva

– EPO

 Aranesp

 FVII

•  Farmaci biologici: terapia antagonistica




Impegno orario complessivamente richiesto allo studente

56 ore di didattica frontale e 119 ore di studio individuale 

Metodi insegnamento

Lezioni frontali

Risorse per l'apprendimento

Testi consigliati modulo di Farmacologia:

Ashburn & Thor. Drug Repositioning: identifying and developing new uses for existing drugs. Nature Reviews Drug Discovery (2004) 3:673-683

http://www.iqac.csic.es/UQG/ProjecteTTRdelaMaratodeTV3/documents/Ashburn(2004)NatureDrugDiscovery.pdf

Natalia Novac. Challenges and opportunities of drug repositioning. Trends Pharmacol Sci. (2013) 34(5):267-72 https://www.cell.com/trends/pharmacological-sciences/fulltext/S0165-6147(13)00045-X

 G. Jin & STC Wong. Toward better drug repositioning: prioritizing and integrating existing methods into efficient pipelines.

Drug Discovery Today (2014) 19:637-644 https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1359644613003991

Annunziato – Di Renzo, Trattato di Farmacologia. Idelson Gnocchi - Capitolo 87 Farmaci biotecnologici

M Pirazzini, O Rossetto, R Eleopra e C Montecucco. Botulinum Neurotoxins: Biology, Pharmacology and Toxicology. Pharmacological Reviews (2017) 69:200-235 http://pharmrev.aspetjournals.org/content/pharmrev/69/2/200.full.pdf

[Escludere dallo studio i seguenti paragrafi: “Genetics and structure of Botulinum Neurotoxins and Their Progenitor Toxin Complexes” / “Autonomic Disorders” / “Urologic Pathologic Conditions” / “Gastroenterology and Proctologic disorders” / “Depression” / “Cosmetic uses” / “BoNT in Pregnancy”]

Testi consigliati modulo di Chimica Farmaceutica:

“Introduzione alla Chimica Farmaceutica” Autore: Patrick - Editore: Edises

Ulteriori letture consigliate per approfondimento

“Chimica Organica”  Autori: Brown, Foote, Iverson - Editore: Edises

Altro materiale didattico

Diapositive fornite dal docente in formato elettronico pdf.

Selezione di articoli scientifici in formato pdf.


Testi consigliati modulo di Farmaceutico tecnologico applicativo:

- REMINGTON’S PHARMACETUICAL SCIENCE, Ultima Edizione.

- COLOMBO P., CATELLANI P.L., GAZZANIGA A., MENEGATTI E., VIDALE E.; Principi di tecnologie Farmaceutiche; Casa Ed. Ambrosiana, Ultima Edizione.

- AULTON M.E., Pharmaceutics, Churchill Livingstone Ed., Ultima Edizione.

- FLORENCE A.T. AND ATTWOOD D.; Physicochemical Principles of Pharmacy; Macmillan Press LTD, Ultima Edizione.

- FLORENCE A.T. AND ATTWOOD D.; Le basi chimico-fisiche della Tecnologia Farmaceutica; Edises, Ultima Edizione.


Testi consigliati modulo di Biologia Molecolare:

Dale e von Schantz: Dai Geni ai Genomi, seconda Edizione, EdiSES Editore

Nelson e Cox: “I Principi di Biochimica di Lehninger”. Sesta edizione. Zanichelli Editore

Fisher JW. Erythropoietin: physiologic and pharmacologic aspects. Proc Soc Exp Biol Med. 1997 216:358-69. Review

 Egrie JC, Browne JK. Development and characterization of novel erythropoiesis stimulating protein (NESP). Br J Cancer. 2001; 84 Suppl 1:3-10. Review

 Grillberger L, Kreil TR, Nasr S, Reiter M. Emerging trends in plasma-free manufacturing of recombinant protein therapeutics expressed in mammalian cells. Biotechnol J. 2009; 4:186-201. Review.

Attività di supporto

Sono previste attività seminariali

Modalità di frequenza

La frequenza al corso non è obbligatoria

Modalità di accertamento

L'esame si svolgerà in forma orale