PREP-IBISBA - Industrial Biotechnology Innovation and Synthetic Biology Accelerator - Fase Preparatoria

EU-IBISBA (Industrial Biotechnology Innovation and Synthetic Biology Accelerator) sostiene la ricerca nel campo delle biotecnologie industriali fornendo l’accesso a strutture di prima categoria per tutti i professionisti delle biotecnologie industriali. Nel 2018, questo concetto di infrastruttura di ricerca distribuita europea è stato inserito nella tabella di marcia del Forum strategico europeo sulle infrastrutture di ricerca. Una conseguenza immediata è stata l’ingresso del progetto nella fase di preparazione.

L’obiettivo del progetto di follow-up PREP-IBISBA, finanziato dall’UE, è quello di creare le condizioni affinché EU-IBISBA diventi un’infrastruttura di ricerca europea pienamente operativa nei prossimi anni. Il progetto aiuterà l’EU-IBISBA a definire un modello aziendale, a stabilire un piano finanziario a lungo termine e a identificare i quadri giuridici idonei a sostenerne il funzionamento

Determinazione della struttura del corpo proteico del mais, la gabbia del cibo

Il seme della pianta di granturco (Zea mays, detto anche mais) contiene zeine, proteine di stoccaggio del seme situate nel lume del Reticolo Endoplasmatico (ER) delle sue cellule. La principale proteina di stoccaggio del seme di mais, la Zea mays 27g-zeina (Zm27g-zeina), polimerizza nell’ER del seme di mais per formare grandi gabbie – che poi accumulano al loro interno altre proteine di stoccaggio del seme di mais, fornendo così un’impalcatura strutturale al corpo proteico (CP) che è la principale fonte di cibo del seme. L’N-terminus di Zm27g-zeina è necessario per la polimerizzazione che forma la gabbia PB – e il C-terminus della proteina si folda come un dominio di 2S-albumina – ma non sono disponibili strutture per l’intera proteina né per uno dei due domini separatamente. I modo in cui la Zm27g-zeina dà origine alla struttura molecolare della gabbia del CP è del tutto sconosciuto, comprese questioni quali la coesistenza intermolecolare Zm27g-zeina: interazioni covalenti e non covalenti tra monomeri di Zm27g-zeina  formano la gabbia del CP; ci sono pori nella gabbia del CP e, in caso affermativo, di quali dimensioni; o l’orientamento relativo dei termini N- e C- nel contesto della gabbia del CP completamente formata (i termini N-/C- di Zm27g-zeina sono all’interno del CP, o all’esterno, o entrambi? ). Queste domande sulla gabbia di Zm27g-zeina del CP sono molto importanti per le applicazioni nei campi della scienza alimentare, dell’espressione di proteine ricombinanti, della farmacologia e delle nanotecnologie. Risponderemo a queste domande utilizzando la microscopia confocale, la cristallografia a raggi X e la crio-EM.

Sviluppo di una piattaforma per biologia strutturale nella rete di infrastrutture di ricerca europee IBISBA

La funzione delle proteine può essere compresa attraverso la loro struttura. La struttura di una proteina può aiutare la progettazione di modifiche che comportano un aumento o una riduzione dell’attività, a seconda dell’obiettivo desiderato. La progettazione di proteine sintetiche ha bisogno sia di una convalida attraverso la determinazione della struttura, sia di essere ispirata dalle strutture delle proteine – sia quelle da modificare sia i prodotti delle fasi iniziali della progettazione.  Il servizio che stiamo sviluppando è una piattaforma che implementi il processo di determinazione della struttura (dal gene alla struttura della proteina). L’utente fornirà il gene che codifica la proteina di interesse, o il sistema di vettori/espressione e il protocollo di purificazione per produrla ricombinatamente, o la proteina purificata.  Il servizio fornirà uno dei seguenti risultati:

• – Struttura cristallina.
• – Struttura Cryo-EM (per target con peso molecolare MW superiore a 200 kDa).

PlanOVac - Plant-based bio-encapsulation strategies for oral veterinary vaccines

Il progetto vede l’ottimizzazione di strategie di bioincapsulamento di vaccini e farmaci utilizzando proteine di riserva dei semi di mais (zeine) come scaffold. Le zeine sono generalmente considerate sicure e possono anche fornire effetti adiuvanti per i vaccini.

VaTEP - Vacuolar Transport Equipment for Growth Regulation in Plant

Il tonoplasto (la membrana del vacuolo vegetale) svolge un ruolo centrale nella crescita della pianta e nell’omeostasi cellulare. Il network di ricerca VaTEP si è focalizzato sul ruolo di canali e trasportatori del tonoplasto per identificare le loro specifiche funzioni rispetto ai processi di sviluppo e crescita della pianta. Gli studi erano portati avanti in maniera interdisciplinare dai vari gruppi partecipanti e particolare attenzione era data alla formazione di giovani ricercatori.

Cambiamento climatico: mitigazione del rischio per uno sviluppo sostenibile

Il progetto ad ampio spettro prevede:

• lo studio degli impatti dei cambiamenti climatici sulla sostenibilità e produttività dei sistemi agricoli e strategie di adattamento;
• l’utilizzo della diversità genetica di specie agrarie per l’adattamento ai cambiamenti climatici;
• la produzione di un nuovo germoplasma con una maggiore tolleranza alla siccità, mantenendo quantità e qualità del seme;
• lo sviluppo di strategie volte a contrastare le condizioni ambientali avverse attraverso le conoscenze dei meccanismi preposti alla risposta delle piante agli effetti dei mutamenti climatici;
• l’ottenimento/identificazione di genotipi superiori e dei determinanti genetici per la tolleranza a stress abiotici (migliore efficienza d’uso dell’acqua, resistenza alle alte temperature) e nutrizionali (migliore efficienza d’uso dell’azoto);
• la sostenibilità dei sistemi di allevamento ed identificazione di regioni genomiche con effetto sull’adattamento in animali.

Sintesi e accumulo, in cellule vegetali, di proteine chimeriche per utilizzi biotecnologici

Servizio di ingegneria proteica: produzione di costrutti ingegnerizzati (plasmidi) e verifica della sintesi e dell’accumulo, in cellule vegetali, di proteine chimeriche per utilizzi biotecnologici.

IBISBA 1.0 – Design Phase. Industrial Biotechnology Innovation and Synthetic Biology Accelerator

La finalità del progetto è quella di creare le basi per una futura infrastruttura di ricerca paneuropea per la biotecnologia industriale, la cui fattibilità sarà stabilita durante il progetto. L’obiettivo generale di IBISBA è supportare e accelerare l’adozione della biotecnologia industriale come tecnologia chiave per la produzione avanzata. Per fare ciò, IBISBA 1.0 fornirà una rete distribuita di infrastrutture di ricerca per promuovere la R&S nello sviluppo dei bioprocessi e per sostenere la bioeconomia. Le strutture coprono una varietà di ambiti e discipline sperimentali e in silico e insieme rappresentano il continuum di ricerca e sviluppo nell’intervallo da TRL2 a 6

PHARMAPLANT - Recombinant Pharmaceuticals from Plants for Human Health

Pharma-Planta è un progetto del VI Programma quadro EU, partito nel 2004 e finanziato dalla Commissione europea con 12 milioni di euro, che ha coinvolto 40 gruppi di ricerca appartenenti a 33 istituzioni di ricerca e industriali. Gli obiettivi del progetto sono:

• Produrre anticorpi ricombinanti in piante sviluppate secondo gli standard richiesti dai regolamenti (Good Manufacturing Practice, GMP), e sottoposte ai test pre-clinici di tossicità. Gli anticorpi ricombinanti anti-HIV sono attualmente in fase I di sperimentazione clinica.
• Sviluppare e definire nuove strategie per l’espressione di farmaci ricombinanti in pianta.
• Sviluppare metodiche di contenimento del rischio per farmaci ricombinanti prodotti in piante, sia per quanto riguarda l’impatto sulla salute umana che sull’ambiente.
• Costruire una piattaforma di produzione di farmaci basata sulle piante, rilevante per il mercato europeo.
• Definire ed attuare un programma coordinato per assicurarsi le proprietà intellettuali per facilitare la disponibilità dei farmaci ricombinanti essenziali derivati dalle piante ai paesi in via di sviluppo.

Individuazione di un test rapido per fattori antinutrizionali in farine proteiche vegetali

La ricerca prevede la messa a punto di un saggio rapido per la determinazione degli inibitori della tripsina in diverse matrici di soya (soya farina di estrazione, soya estrusa, soya proteica concentrata fermentata); la realizzazione di un saggio rapido per la determinazione degli allergeni in diverse matrici di soya; la caratterizzazione molecolare di n. 3 matrici di soya (soya farina di estrazione, soya estrusa, soya proteica fermentata).

sPATIALS3 - Miglioramento delle produzioni agroalimentari e tecnologie innovative per un’alimentazione più sana, sicura e sostenibile

Il progetto si configura come un HUB tecnologico e di ricerca che coinvolge 12 istituti CNR, appartenenti a 4 diversi Dipartimenti, e 4 aziende, i cui obiettivi sono: ottenere prodotti migliorati per le proprietà nutrizionali e funzionali; fornire e implementare tecnologie di precisione per garantire la sicurezza, la tracciabilità e la qualità dei prodotti; sviluppare smart– e active-packaging ecosostenibili e innovativi per minimizzare e recuperare, ove possibile, gli sprechi e aumentare la conservabilità degli alimenti; fornire al consumatore e alle aziende strumenti per la fruibilità dei risultati.