Ricerca e caratterizzazione di molecole bioattive da matrici marine Gabriella Caruso - CNR-IAMC Messina Angelina Lo Giudice - Università di Messina Dip. Scienze Chimiche, Biologiche, Farmaceutiche ed Ambientali Pasqualina Laganà- UNIME Dip. Scienze Biomediche, Odontoiatriche e delle Immagini Morfologiche e funzionali Il termine “Bioprospecting” indica quella parte della scienza che si occupa della ricerca ed isolamento di molecole bioattive da matrici naturali La Biotecnologia Marina costituisce una Tecnologia abilitante fondamentale (Key Enabling Technology) che supporta lo sviluppo della Bioeconomia Risorse marine Flusso Biodiscovery Biotecnologia (Biochimica, Microbiologia, Approcci molecolari) Prodotti (Farmaci, cibo, enzimi, Biofuels, polimeri organici, etc.) Processi (Bioremediation, gestione dell’ecosistema) Da: Hurst et al.(2016). Marine biotechnology strategic research and innovation roadmap: Insights to the future direction of European marine biotechnology. Marine Biotechnology ERA-NET

Biodiversità marina: una sorgente inesplorata di molecole bioattive Ambito tematico Scienze della vita Asse 1- Ricerca, sviluppo tecnologico ed innovazione, OT1 : Ricerca e innovazione della Strategia S3 Sicilia Azione 1.2.3 Supporto alla realizzazione di progetti complessi di attività R&S e all’applicazione di soluzioni tecnologiche funzionali alla realizzazione della Strategia (FESR Sicilia 2014-2020). Biodiversità marina: una sorgente inesplorata di molecole bioattive Composti con potenziale biotecnologico da: Organismi viventi (animali o vegetali) Batteri free-living o associati(microflora) Cnidari Angiosperme Poriferi Echinodermi Gli organismi marini (ed i microorganismi ad essi associati) rappresentano un serbatoio di composti naturali attivi potenzialmente utili all'ambiente e al benessere umano e animale Biodiscovery di molecole marine: numerosi progetti di ricerca attivi (Acti.Bio.Mar, Pharma Sea, etc) Applicazioni principali: per fini biomedici, alimentari ed industriali

Molecole di origine marina: fonti e proprietà Boziaris et al. (2014) Frontiers Marine Sci., 1:66 Categorie composti: terpeni, alcaloidi, proteine, enzimi, emolisine, biosurfattanti, sostanze polimeriche extracellulari Molecole con attività antibatterica Molecole con attività antitumorale o citotossica Composti con proprietà nutrizionali, antiossidanti, addensanti Composti con attività antifouling Vantaggi potenziali dei composti di origine naturale vs composti di sintesi: Maggiore tollerabilità, minore rischio di sviluppare antibiotico-resistenze Fonti sostenibili (recupero di scarti o biomasse marine inutilizzate) Disponibilità legata a tecniche di mantenimento in coltura (es. per specie batteriche coltivabili)

Attività antibatterica Campioni di siero, muco, rene di PESCI Attività lisozima-simile: enzima con proprietà antimicrobiche, presente nel siero, muco e in taluni tessuti di pesci marini e d’acqua dolce. Attività antibatterica L’attività antibatterica maggiore è stata riscontrata nel siero di rovello e anguilla contro V. alginolyticus e nel rene di spigola contro P. piscicida. Capacità agglutinante- I sieri di spigola ed anguilla presentano attività agglutinante verso Ps. aeruginosa e S. aureus, ma non verso Vibrio spp. e A. hydrophila. Il muco di spigola agglutina V. fluvialis, V. alginolyticus e A. hydrophila. I sieri di spigola ed anguilla, il muco di spigola e rovello, possiedono capacità emolitica 0,

Expertise disponibile presso i Laboratori di Microbiologia ed Ecologia Marina Accesso agli habitats marini (strumentazione per il prelievo dei campioni biologici ed ambientali, sistemi automatici di campionamento) Raccolta di biomasse marine (pesci, invertebrati, microorganismi, scarti di pesca, organismi da ambienti estremi) possibile fonte di composti ad attività antinfiammatoria, antimicrobica e neuromodulante, nuovi alimenti funzionali e probiotici, nuovi enzimi Identificazione delle specie marine mediante approcci tradizionali Competenze offerte da CNR-IAMC ed Uni ME: Test morfologici, biochimici e colturali sui microrganismi Antibiogramma su piastra Determinazione delle risposte immunologiche di vertebrati ed invertebrati marini Identificazione di molecole con attività antibiotica, enzimatica, emolitica Satheesh et al. (2016) Electr. J. Biotechnol. 21:26-35 Laboratorio chimico esterno

Cooperazione fra ricerca e settore produttivo Purificazione su scala industriale Sintesi su scala industriale METABOLITA TARGET (principio attivo/molecola) Raccolta organismi (biologi e microbiologi marini ) Estrazione e purificazione del metabolita di interesse (chimici analitici , biologi) Studio in vitro dell’ azione delle molecole (antimicrobica, antiossidante, etc) (microbiologi, biochimici) Studio clinico della molecola in vivo (biologi, medici) Validazione del prodotto e studi di fattibilità Produzione industriale/coltivazione di organismi selezionati (chimici, biologi) Sintesi organica della molecola (chimici) Settori coinvolti: laboratori di biologia marina, microbiologia, chimica, industria Domanda: Ricerca di collaborazioni con Partners afferenti a Laboratori chimici ed imprese interessate alla ricerca e sviluppo di prodotti di origine ambientale con potenziale biotecnologico Azioni da promuovere - Rafforzare le connessioni fra diverse discipline e delle collaborazioni tra Ricerca e Industria, dal trasferimento di conoscenza e tecnologia ai possibili campi di applicazione. - Incoraggiare partnerships tra gruppi di ricerca e settore pubblico/privato (end-users) nello sviluppo di prodotti e /o servizi destinati a valorizzare l’oggetto dell’attività di ricerca Hurst, et al. (2016). Marine biotechnology strategic research and innovation roadmap. Marine Biotechnology ERA-NET