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AppliCare
Antimicrobial peptides loaded inhalable calcium phosphates nanoparticles for the counteraction of antibiotic resistance: towards a new therapy for respiratory infections
Responsabile: Michele Iafisco
Personale coinvolto: Camilla Fusacchia, Federica Mancini
Data di inizio: 25/04/2022
Durata: 36 mesi
Finanziamento totale: 430.340,00 €
Bando/Action: PRIN: PROGETTI DI RICERCA DI RILEVANTE INTERESSE NAZIONALE – Bando 2020
Ruolo CNR-ISSMC: Partner
Coordinatore: Maurizio Sanguinetti (Università Cattolica del Sacro Cuore)
Consorzio: Università Cattolica del Sacro Cuore; Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR-ISSMC, CNR-SCITEC e CNR-IRGB)
La resistenza agli antibiotici (AMR) è una delle 10 principali minacce globali alla salute pubblica che l’umanità deve affrontare. Negli ultimi due decenni, i batteri respiratori sono diventati sempre più resistenti a diversi antibiotici e la prevalenza di ceppi resistenti sta crescendo rapidamente. La polmonite acquisita in ospedale, la polmonite acquisita tramite ventilatore e le malattie respiratorie croniche come la fibrosi cistica sono alcuni esempi di malattie respiratorie complicate da infezioni con agenti patogeni multiresistenti. La ricerca di nuove formulazioni antibiotiche per queste infezioni rappresenta quindi un obiettivo primario nell’attuale contesto sanitario. I peptidi antimicrobici (AMP) rappresentano una categoria emergente di agenti terapeutici con un enorme potenziale di applicazione. Queste molecole hanno un ampio spettro d’azione e, a differenza dei farmaci comunemente impiegati, agiscono con meccanismi diversi contro i quali difficilmente i batteri sviluppano meccanismi di resistenza. Tuttavia, una delle preoccupazioni principali è legata alla stabilità degli AMP dopo la somministrazione, che potrebbe ridurne drasticamente la potenza. Inoltre, l’efficacia di fornire una localizzazione prolungata in un sito specifico potrebbe non essere raggiunta adeguatamente. In quest’ottica, l’uso di nanoparticelle (NP) per il rilascio di AMP offre diversi vantaggi: (i) rilascio della molecola in una finestra temporale e spaziale più specifica e (ii) protezione del peptide contro la degradazione precoce. Pertanto, una formulazione terapeutica multifunzionale a base di NP rappresenta certamente un’alternativa efficace alle terapie tradizionali. Lo scopo di AppliCare è quello di raggiungere la prova di concetto per una nuova formulazione terapeutica basata su NP di fosfato di calcio (CaPs) inalabili e biodegradabili, funzionalizzate con nuovi AMP. Le CaP-NP sono state selezionate per questo progetto perché sono inalabili e completamente biocompatibili. Come primo passo, verrà effettuata l’identificazione in silico, la produzione e la valutazione della citotossicità di nuovi peptidi con presunta attività antimicrobica e inibizione dell’assemblaggio dei ribosomi. Successivamente, verrà effettuata la valutazione dell’attività antimicrobica e antibiofilm in vitro e il comportamento degli AMP selezionati nei patogeni clinici. Gli AMP migliori della categoria verranno utilizzati per la funzionalizzazione delle CaP-NP e verrà testata l’attività antimicrobica e antibiofilm in vitro delle formulazioni. La biodistribuzione e la biocompatibilità della formulazione principale saranno valutate in animali sani, così come la sua efficacia in un modello animale selezionato di infezione respiratoria. Il successo del nostro approccio aprirà la strada a un efficace bypass della resistenza multifarmaco nelle infezioni polmonari. AppliCare è multidisciplinare e conta 2 unità di ricerca (Università Cattolica del Sacro Cuore e Consiglio Nazionale delle Ricerche) con background scientifici diversi e complementari tra cui biologia molecolare e cellulare, microbiologia, biochimica, chimica, scienze dei materiali, biofisica, modellistica in silico e fisiologia animale, sono coinvolti per il raggiungimento dell’obiettivo generale.
Pubblicazioni e brevetti
• Antimicrobial peptides for tackling cystic fibrosis related bacterial infections: A review. Francesca Bugli, Cecilia Martini, Maura Di Vito, Margherita Cacaci, Daniele Catalucci, Alessandro Gori, Michele Iafisco, Maurizio Sanguinetti, Alberto Vitali. Microbiological Research, 263, 2022, 127152.
• Biocompatible antimicrobial colistin loaded calcium phosphate nanoparticles for the counteraction of biofilm formation in cystic fibrosis related infections. Iafisco, M.; Carella, F.; Degli Esposti, L.; Adamiano, A.; Catalucci, D.; Modica, J.; Bragonzi, A.; Vitali, A.; Torelli, R.; Sanguinetti, M.; Bugli, F Journal of Inorganic Biochemistry 2022, 230, 111751.