18° Congresso Nazionale SITOX



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SPILLOproject contribution:

TITLE OF THE TALK:   Ottimizzazione e riduzione della sperimentazione animale mediante SPILLO-PBSS: un innovativo metodo in silico 3D per l’individuazione di proteine bersaglio di agenti tossici su scala proteomica

L’individuazione dei target proteici degli xenobiotici finalizzata alla comprensione dei meccanismi biomolecolari alla base della tossicità riveste un’importanza fondamentale in tossicologia. Le strategie di screening sperimentali spesso, però, richiedono tempi lunghi e l’utilizzo di ingenti risorse economiche, nonché il ricorso alla sperimentazione animale.

Un conveniente supporto ai tradizionali test in vitro e in vivo può essere oggi rappresentato dalle più recenti tecniche in silico, favorite sia dalla crescente disponibilità di dati, i cosiddetti ‘big data’ biologici, sia dal continuo aumento della potenza di calcolo dei calcolatori.

Verrà presentato il software innovativo SPILLO-Potential Binding Sites Searcher (SPILLO-PBSS)[1] che, con risorse e tempi di calcolo minimi, é in grado di analizzare in 3D (approccio structure-based) l’intero proteoma strutturale umano disponibile depositato nel Protein Data Bank (38500+ strutture proteiche, in continuo aumento) e di individuare i potenziali target proteici degli xenobiotici utili per spiegare e/o prevedere a livello biomolecolare le cause della tossicità.

SPILLO-PBSS é uno strumento totalmente diverso dagli altri metodi esistenti: la sua unicità e punto di forza consiste nel riuscire ad indentificare i potenziali siti di legame (degli xenobiotici) sulle proteine anche se essi sono fortemente distorti e/o apparentemente inaccessibili (es. completamente chiusi, molto interni, occupati) agli xenobiotici stessi, rispetto ad una conformazione ideale per il binding. In questo modo esso é in grado di identificare target proteici (off-target, nel caso specifico di farmaci) non individuabili dai software tradizionali.

Inoltre, SPILLO-PBSS offre la possibilità di eseguire analisi di proteomi strutturali appartenenti ad organismi diversi dall’Homo sapiens (es. Mus musculus, Rattus norvegicus, ecc.) e di valutare in modo razionale la trasferibilità dei risultati dall’Homo sapiens al modello animale e viceversa. Ciò si traduce in una migliore valutazione dell’attendibilità dei modelli animali usati nei test sugli xenobiotici ed in una progettazione più mirata e consapevole di tali esperimenti, in accordo con un contesto legislativo che tende a ridurre la sperimentazione animale.

Verranno presentati esempi applicativi in cui SPILLO-PBSS si è dimostrato particolarmente efficace nella soluzione di problemi riguardanti la tossicità di farmaci e, più in generale, di xenobiotici.

 

REFERENCE:

[1] A. Di Domizio et al., SPILLO-PBSS: Detecting hidden binding sites within protein 3D-structures through a flexible structure-based approach. J. Comput. Chem. (2014); DOI: 10.1002/jcc.23714