LEZIONE 7 http://users.unimi.it/mpl/lezioni.html Adriana Maggi CORSO DI LAUREA SPECIALISTICA IN BIOTECNOLOGIE DEL FARMACO Adriana Maggi BASI MOLECOLARI DELL’AZIONE DEL FARMACO BIOTECNOLOGIE FARMACOLOGICHE LEZIONE 7 http://users.unimi.it/mpl/lezioni.html

LAND OF BIOLOGICAL EQUAL OPPORTUNITIES EVOLUTION: LAND OF BIOLOGICAL EQUAL OPPORTUNITIES SEXUAL REPRODUCTION “EFFECTOR” NUTRIMENT AGE “REGULATORS”

LAND OF BIOLOGICAL EQUAL OPPORTUNITIES EVOLUTION: LAND OF BIOLOGICAL EQUAL OPPORTUNITIES FECUNDITY SHOULD BE DIRECTLY PROPORTIONAL TO NUTRIENT AVAILABILITY, but DEATH: A TOOL INDISPENSABLE TO ENSURE THE CONTINUATION OF THE SPECIE HIGH NUTRIENT AVAILABILITY, FAVORING FECUNDITY, SHOULD SHORTEN THE LIFE SPAN AGE NUTRIENTS SEXUAL REPRODUCTION

AGING AS NECESSITY FOR THE CONTINUATION OF LIFE and AS A MEAN TO GIVE TO EACH INDIVIDUAL EQUAL POSSIBILITIES TO GIVE HIS GENETIC CONTRIBUTION TO THE NEXT GENERATION Intrinsic program for aging aiming at increasing the fraility of the organism: a biological clock(telomers length, mitochondrial viability; DNA replication errors, loss of immune control and inflammation…) sex-dependent (male fecundity cannot be limited as well as in females) Fertility-driven Extrinsic factors nutrition adaptable environment

nematodes: (Friedman 1988; Kenyon 1993) Single-gene mutation approach in model organsisms has demonstrated that impairment in the insulin/IGF-1 signalling pathway results in lifspan extension in: nematodes: (Friedman 1988; Kenyon 1993) Drosophila (Clancy 2001; Tatar 2001) mouse (Bluher. 2003; Brown-Borg 1996; Flurkey 2001) Dietary restriction increases longevity in: Saccharomyces: (Jjang, 2000; Lin 2000)) C.elegans (Klass 1977; Lakowski and Hekimi 1998; Houthoofd 2003) Drosophila m.(Chapman and Partrige 1996) rodents (Weidruch and Walfrd 1988) primates (Mattison 2003; Lane 2004) Decreased fertility

Caenorabditis elegans THE COST OF REPRODUCTION long lifespan low fecundity Caenorabditis elegans  LIPIDS LXR IGF-1R ? INCREASED LIFE SPAN REPRODUCTION FOXO TF

LE TECNOLOGIE DEL DNA RICOMBINANTE E LA POSSIBILITA’ DI MUTARE SINGOLI GENI CI PERMETTE DI ESPRIMERE IPOTESI SU EVENTI BIOLOGICI DELLA MASSIMA COMPLESSITA’ (QUALI APPUNTO L’INVECCHIAMENTO) E DI VERIFICARLE SPERIMENTALMENTE, ALMENO CON L’USO DI SISTEMI ANIMALE MODELLO

TROVARE IL COLLEGAMENTO TRA GENI, FARMACI E MALATTIE PIU’ DI 100.000 VARIANTI DI SPLICING DI TRASCRITTI 1 MILIONE DI PROTEINE

LA MAPPA DI CONNESSIONE USA LA “FIRMA” SUL GENOMA DI PICCOLE MOLECOLE PER TROVARE LE BASI MOLECOLARI DELLE MALATTIE

UTILIZZO DI 164 PERTURBANTI (“PERTURBAGENS”) ANALISI DEL LORO EFFETTO SU TRASCRITTOMA DI CELLULE MCF7 COMPILAZIONE DI DATI DI RIFERIMENTO (DATABASE REFERENCE) UTILIZZO DI UN ALGORITMO NON PARAMETRICO DI STATISTICA PER CATALOGARE LE MOLECOLE IN BASE ALLA LORO SIMILARITA’ DI EFFETTI CON LE MOLECOLE DI RIFERIMENTO GENERAZIONE DI DI UNA LISTA DI GENI CORRELATI CON UNO STATO BIOLOGICO DI INTERESSE (TUMORE SENSIBILE/NON SENSIBILE ALL’EFFETTO DI UN FARMACO)

Analysis of estrogenic compounds based on connectivity map

Mappe di connessione per identificare il meccanismo d’azione di farmaci ignoti

Identificazione di molecole con potenziale attività farmacologica OBESITA’: utilizzando insiemi di geni modulati in casi di obesità indotta da dieta e hanno identificato molecole attive sui recettori PPARgamma quali troglitazone, rosiglitazone e indomicina ALZHEIMER: insiemi di geni caratteristici di cervello di pazienti di Alzheimer: identificata una molecola, 4,5,dianilinoftalimide che ha un effetto negativo sulla formazione di aggregati proteici LEUCEMIA LINFOBLASTICA ACUTA: usando profili genici da midollo di pazienti resistenti a trattamento con dexametasone, per identificare un inibitore di mTOR (sirolimo, o rapamicina) che reverte la resistenza al farmaco

The “Connectivity Map” Concept. BIOLOGICAL STATE OF INTEREST (SIGNATURE) REFERENCE DATABASE (PROFILES) CONNECTIONS positive up output query down negative strong positive weak positive null strong negative

STANDARD DI RIFERIMENTO Sequenze di metilazione del DNA Livelli di mRNA Espressione di proteine Espressione di metaboliti