LABION

LABION - Laboratorio di Nanomedicina e Biofotonica Clinica

Il Laboratorio di Nanomedicina e Biofotonica Clinica (labion.eu), fondato nel 2006 su iniziativa del dr. Furio Gramatica e della dr.ssa Marzia Bedoni, si occupa di attività di ricerca rivolte allo sviluppo e alla traslazione di tecnologie innovative basate sulle nanotecnologie e la biofotonica per studiare, approfondire e risolvere problematiche di elevato impatto clinico.

Principali aree di attività

Il laboratorio si focalizza sullo studio di materiali micro/nanostrutturati per la somministrazione di farmaci e misurazione di biosegnali che hanno portato anche alla pubblicazione di brevetti italiani ed europei e sullo studio di metodiche innovative basate sulle nanotecnologie e sulla biofotonica per l’individuazione di marcatori di patologie neurodegenerative (malattia di Alzheimer, morbo di Parkinson, Sclerosi Laterale Amiotrofica, Sclerosi Multipla), cerebrovascolari (ictus), respiratorie (BPCO, asma), COVID-19.

Il LABION inoltre si occupa di studiare marcatori di rigenerazione e marcatori complessi quali le vescicole extracellulari. Negli ultimi anni l’attività di ricerca si è focalizzata sullo sviluppo di nuove nanotecnologie per la personalizzazione e l’ottimizzazione del percorso riabilitativo. Obiettivo specifico è l’individuazione di marcatori di riabilitazione (reabilomica) e di rigenerazione per consentire il monitoraggio non invasivo dell’effetto del trattamento farmacologico e riabilitativo, nell’ottica di una maggiore personalizzazione ed ottimizzazione del piano terapeutico nei pazienti con patologie neurodegenerative, cerebrovascolari e polmonari.

Punti di forza del laboratorio sono il gruppo di ricerca multidisciplinare e la strumentazione all’avanguardia, acquisita grazie al contributo ottenuto da parte del ministero della Salute, in seguito alla vittoria di tre progetti Conto Capitale (2010- 2012 - 2016 - 2020).

Staff

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Marzia Bedoni (Biologa, PhD): Responsabile scientifico e co-fondatore del LABION

Biologa con dottorato di ricerca in Scienze Morfologiche conseguito all’Università degli Studi di Milano. Ha partecipato e coordinato progetti finanziati da diversi enti fra cui Ministero della Salute, Fondazione Cariplo, Seed Capital, Commissione Europea, Fondazione Regionale per la Ricerca Biomedica.

Durante la sua attività di ricerca al LABION si è occupata di progetti incentrati su diverse tematiche:

• nano-biofotonica per la caratterizzazione di vescicole extracellulari come marcatori di riabilitazione e rigenerazione;
• piattaforma di biofotonica per la diagnosi e il monitoraggio di patologie neurodegenerative fra cui malattia di Alzheimer, Parkinson e Sclerosi Laterale Amiotrofica, leucemia;
• tossicità di nanoparticelle su modelli tridimensionali di cute;
• biocompatibilità di sistemi transdermici di somministrazione dei farmaci e elettrodi a secco.

Dal 2007 è docente presso la Facoltà di Medicina dell'Università degli Studi di Milano. È autore di numerose pubblicazioni su riviste scientifiche internazionali (Scopus) e co-autore di 4 brevetti. Dal 2019 Coordina l’Unità Operativa Clinical Interface and Social Impact della Piattaforma europea di Nanomedicina (ETPN). Dal 2018 è membro del Leadership Council del Consorzio Internazionale per la Rigenerazione Rigenerativa (ICRR) e Socio Fondatore della Società Italiana per le Vescicole extracellulari (EVITA). Dal 2021 è già Coordinatrice della Commissione Laboratorio Biosanitario e della Commissione Grant Office dell’Ordine Nazionale dei Biologi della Regione Lombardia. Email: mbedoni@dongnocchi.it

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Alice Gualerzi (Biologa, PhD)

Biologa con dottorato di ricerca in Scienze Morfologiche conseguito presso l’Università degli Studi di Milano, si è unita al gruppo Labioon nel 2014 dopo un’esperienza di ricerca all’Università della California di San Francisco e successivamente alla BT (Biomedical Tissues) srl c/o Parco scientifico e tecnologico Polaris (Pula, CA). All’interno delle attività di ricerca del Labion si occupa principalmente dei progetti sulla caratterizzazione con spettroscopia Raman e Surface Plasmon Resonance imaging delle vescicole extracellulari ottenute da cellule staminali mesenchimali umane per applicazioni in medicina rigenerativa e isolate da sangue periferico come biomarcatori diagnostici e prognostici di riabilitazione per pazienti con malattie neurodegenerative e cerebrovascolari. Dal 2018 è membro del Leadership Council del Consorzio Internazionale per la Rigenerazione Rigenerativa (ICRR) e Socio Fondatore della Società Italiana per le Vescicole extracellulari (EVITA), dal 2015 è membro della Società Internazionale per le Vescicole Extracellulari (ISEV). Elenco completo delle pubblicazioni disponibile sul sito Scopus. Email: agualerzi@dongnocchi.it

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Silvia Picciolini (Chimica e Tecnologia Farmaceutiche, PhD)

Laureata in Chimica e Tecnologia Farmaceutiche presso l’Università degli Studi di Milano, ha svolto lasua tesi sperimentale al Labion in collaborazione con una spin off del Joint Research Centre (Ispra) sull’ottimizzazione di un substrato nanostrutturato per l’analisi SERS. Dopo aver vinto una borsa di ricerca finanziata da AXA sullo studio della malattia di Alzheimer, ha conseguito il dottorato di ricerca in Medicina Molecolare e Traslazionale presso l’Università degli Studi di Milano-Bicocca, durante il quale ha svolto un periodo di ricerca presso l’Università di Pittsburgh. All’interno delle attività di ricerca del Labion si occupa principalmente dei progetti finalizzati al design e ottimizzazione di nano-biosensori basati sulla Risonanza Plasmonica di Superficie per la caratterizzazione di vescicole extracellulari isolate da sangue periferico come biomarcatori diagnostici e prognostici di riabilitazione per pazienti con malattie neurodegenerative e cerebrovascolari. Inoltre, collabora al progetto NEVERMIND finanziato da FRRB per la caratterizzazione biofotonica di nanofarmaci per glioblastoma e Alzheimer. Dal 2018 è Socio Fondatore della Società Italiana per le Vescicole extracellulari (EVITA), dal 2017 è membro della Società Internazionale per le Vescicole Extracellulari (ISEV). Elenco delle pubblicazioni disponibile sul sito Scopus.Email: spicciolini@dongnocchi.it

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Francesca Rodà (Chimica e Tecnologia Farmaceutiche)

È entrata a far parte del Labion nel 2020 dopo aver conseguito la laurea in Chimica e Tecnologia Farmaceutiche presso l’Università degli Studi di Torino discutendo una tesi sperimentale sull’ottimizzazione della produzione di nanoliposomi. All’interno delle attività di ricerca del Labion, collabora al progetto NEVERMIND finanziato da FRRB per la caratterizzazione biofotonica di nanofarmaci per glioblastoma e Alzheimer e si occupa dell’analisi in spettroscopia Raman della saliva per la diagnosi e il monitoraggio di patologie neurologiche e respiratorie croniche. Email: froda@dongnocchi.it

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Valentina Mangolini (Biotecnologa)

È entrata a far parte del Labion nel 2021 dopo aver conseguito la laurea in Biotecnolige presso l’Università degli Studi di Pavia discutendo una tesi sperimentale sullo sviluppo e produzione di nanoparticelle ingegnerizzate per la cura del tumore al seno in collaborazione con il Dipartimento di Scienze Biomediche e Cliniche dell’Ospedale L. Sacco di Milano. All’interno delle attività di ricerca del Labion, collabora al progetto NEVERMIND finanziato da FRRB per la caratterizzazione biofotonica di nanofarmaci per glioblastoma e Alzheimer e si occupa della caratterizzazione delle vescicole extracellulari isolate da sangue periferico come biomarcatori diagnostici e prognostici di riabilitazione per pazienti con malattie neurodegenerative e cerebrovascolari. Email: vmangolini@dongnocchi.it

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Luana Forleo (Biologa)

Ha conseguito la Laurea Magistrale in Biologia Sperimentale ed Applicata presso l’Università degli studi di Pavia, nell’Aprile del 2021. Ha svolto il suo internato di tesi nel Laboratorio di Epigenetica dell’ICS Salvatore Maugeri (Pavia), in cui ha avuto modo di partecipare ad un progetto incentrato sullo studio delle alterazioni del paesaggio epigenetico e delle differenze tra l’età cronologica e l’età biologica in pazienti post-COVID19.
Attualmente lavora presso il LABION, occupandosi del progetto EraPerMed ed utilizzando la Spettroscopia Raman per l’analisi di campioni salivari di pazienti affetti da Broncopneumopatia Cronica Ostruttiva (BPCO), al fine di creare un efficace metodo per la personalizzazione della terapia e la gestione della patologia. Email: lforleo@dongnocchi.it

Angela Del Prete (Chimica)

Ha conseguito la Laurea Magistrale in Scienze Chimiche presso l’Università Degli Studi di Napoli Federico II nell’Ottobre 2020. Durante la tesi sperimentale si è occupata della sintesi di polisaccaridi per lo sviluppo di potenziali farmaci anti-coagulanti di origine non-animale. Successivamente, ha lavorato come ricercatrice presso l’University of Natural Resources and Life Sciences di Vienna, ad progetto finalizzato allo sviluppo di nuove strategie anti-patogeno. Ora lavora al LABION, al progetto NEVERMIND, basato sull’utilizzo di nanotecnologie e biofotonica per la caratterizzazione di liposomi utilizzabili nella terapia per la cura del glioblastoma e dell’Alzheimer. Email: adelprete@dongnocchi.it

Progetti principali

Negli anni il LABION è stato finanziato per la sua attività di ricerca da diverse istituzioni quali Ministero della Salute, Comunità Europea, Regione Lombardia e altri enti nazionali (e.g. Fondazione Cariplo e Fondazione Umberto Veronesi) e internazionali.

Fra i principali progetti attivi che hanno ricevuto finanziamenti e coinvolgono il gruppo di ricerca LABION, si segnalano:

• CORSAI – Analisi Raman della saliva di pazienti con BPCO come nuovo biomarcatore: piattaforma basata sull’Intelligenza artificiale per il monitoraggio e la gestione della patologia. Coordinatore del progetto: Paolo Banfi (Unità di Riabilitazione Respiratoria, FDG). Co-PI: Marzia Bedoni (LABION)
Progetto finanziato dalla Commissione Europea nell’ambito dei progetti ERAPerMed JTC2021

Il progetto di ricerca CORSAI nasce con l'obiettivo di creare una piattaforma per l’analisi della saliva dei pazienti con BPCO (Broncopneumopatia cronica ostruttiva), combinando spettroscopia Raman e intelligenza artificiale. La saliva è un fluido biologico di facile prelievo e l’analisi Raman della saliva permette di verificare contemporaneamente la presenza di numerose molecole correlate alla malattia, dando velocemente un quadro completo dello stato del paziente. Il progetto permetterà di validare un nuovo marcatore per la BPCO che possa aiutare i clinici a:

• eseguire una diagnosi certa di malattia e profilare in modo accurato il paziente;
• personalizzare il trattamento farmacologico in base alle caratteristiche del paziente;
• predire il rischio di esacerbazione;
• verificare l’aderenza del paziente alla terapia.

Il progetto prevede l’utilizzo anche di strumenti portatili per l’immediato trasferimento della tecnologia al letto del paziente, al termine del progetto.

• Applicazione del modello di ricerca Rehabilomics: come la nanomedicina ci aiuta nella valutazione del trattamento riabilitativo. Responsabile: Marzia Bedoni. Progetto finanziato da Ministero della Salute - Ricerca corrente 2020-2022

La complessità del quadro clinico e del trattamento delle patologie croniche, incluse quelle neurologiche e respiratorie ha portato negli ultimi anni allo sviluppo della omica applicata all’ambito riabilitativo. Con il termine REABILOMICA si descrive quel ramo della ricerca scientifica finalizzato all’identificazione e alla misurazione di indicatori per la valutazione in modo obiettivo del quadro clinico del paziente, del decorso della patologia e dell’efficacia del trattamento riabilitativo per migliorare e personalizzare l’intervento. Obiettivo del progetto sarà quello di individuare nuovi marcatori e ottimizzare piattaforme avanzate per profilare i pazienti cronici affetti da patologie neurologiche e respiratorie, producendo risultati utili allo sviluppo di approcci riabilitativi personalizzati e all’ottimizzazione dei trial clinici. Attraverso l’utilizzo delle nanotecnologie e della biofotonica, verranno studiati biomarcatori (vescicole extracellulari, proteine o altri metaboliti) presenti in sangue e saliva di pazienti con malattie neurodegenerative (Parkinson e SLA), cerebrovascolari (ictus) e polmonari (BPCO). Particolare attenzione verrà dedicata allo studio di indicatori dei processi di degenerazione, infiammazione, rigenerazione neuronale e vascolare.

• Reabilomica: studio delle vescicole extracellulari come biomarcatori per il monitoraggio del trattamento riabilitativo e della rigenerazione tissutale in pazienti colpiti da ictus. Responsabile: Marzia Bedoni. Progetto finanziato da Ministero della Salute - Conto Capitale 2020

Il recupero funzionale e la rigenerazione neuronale post-ictus sono strettamente legati alla finestra temporale di intervento e all’efficacia della terapia riabilitativa. Ciononostante, non esistono ad oggi marcatori predittivi dell’esito del trattamento. L’utilizzo delle vescicole extracellulari (EV) come biomarcatori, abbinato all’approccio omico, permettono di fornire una panoramica dell’immediato danno cerebrovascolare e un’indicazione dell’aderenza del paziente alla terapia. Obiettivo della linea di ricerca è la valutazione del potere predittivo e di monitoraggio del trattamento delle EV circolanti nel siero di pazienti colpiti da ictus. La caratterizzazione mediante SPRi di diverse famiglie di EV permetterà di valutare lo stato neuroinfiammatorio, la rigenerazione neuronale, l’angiogenesi ed il danno cellulare per fornire un quadro clinico-patologico del paziente, successivamente correlabile all’esito del trattamento riabilitativo. Tali dati saranno infatti correlati con marcatori prognostici emergenti derivati dalla letteratura, quali citochine infiammatorie e fattori di crescita e con l’esito della riabilitazione valutata con le tipiche scale cliniche.
Per raggiungere gli obiettivi specifici del nostro studio, è stato richiesto e ottenuto il finanziamento necessario all’acquisto di 5 strumenti utili per:

• ottimizzazione e standardizzazione del metodo per la purificazione delle EV nel siero di soggetti sani e pazienti colpiti da ictus (TFF e SEC);
• caratterizzazione delle EV in termini di dimensioni e concentrazione (NTA);
• identificazione di specifiche popolazioni di EV come biomarcatori del follow-up dei pazienti post-ictus mediante SPRi;
• caratterizzazione biochimica per la validazione delle analisi al fine di individuare marcatori predittivi dell’esito del trattamento riabilitativo.

• NEVERMIND - Nuove frontiere nello sviluppo di nanofarmaci per il miglioramento dell’efficacia e della sicurezza terapeutica nelle patologie neurologiche. Coordinatore del progetto e PI dell’Unità: Marzia Bedoni. Co-PI: Marina Saresella. Progetto finanziato da Fondazione Regionale per la Ricerca Biomedica nell'ambito di progetti di rete II Edizione.

Il progetto di ricerca NEVERMIND nasce con l'obiettivo di creare nanovettori (NVs) innovativi costituiti da farmaci incapsulati all'interno di nanoparticelle ingegnerizzate, capaci di superare la barriera emato-encefalica e rilasciare il farmaco in situ potendo regolare la neuroinfiammazione e l'indebolimento immunitario associato a patologie cerebrali quali malattia di Alzheimer (AD) e Glioblastoma (GBM). In particolare lo studio condotto nel Laboratorio di Medicina Molecolare e Biotecnologie nell’ambito del suddetto progetto, si occupa dell’analisi degli effetti dei NVs in modelli in vitro, quali monociti isolati da pazienti con AD e linea primaria umana di microglia.

• Messa a punto di un efficace metodo per la stratificazione di pazienti affetti da Sclerosi Laterale Amiotrofica: identificazione di biomarcatori salivari attraverso la combinazione di spettroscopia Raman e spettrometria MALDI-TOF. Responsabile: Cristiano Carlomagno. Progetto finanziato da Ministero della Salute – Ricerca Finalizzata, Starting Grant – Durata: 2020-2021

La Sclerosi Laterale Amiotrofica (SLA) è una malattia neurodegenerativa complessa che progressivamente termina con atrofia muscolare irreversibile. Obiettivo dello studio è quello di utilizzare la saliva come fonte di marcatori utili per la stratificazione di pazienti affetti da SLA, così da individuare nuovi biomarcatori che possano essere correlati con le scale cliniche esistenti per lo sviluppo di terapie personalizzate. Lo studio della saliva sarà eseguito con tecniche altamente sensibili e all’avanguardia quali la spettroscopia Raman e la spettrometria di massa MALDI-TOF, in grado di identificare e caratterizzare modificazioni biochimiche della saliva dei pazienti nelle diverse fasi della malattia.

• Caratterizzazione di esosomi circolanti come nuovi marcatori prognostici nei pazienti colpiti da ictus. Responsabile: Alice Gualerzi. Progetto finanziato da Ministero della Salute – Ricerca Corrente 2018-2019.

L’ictus e le patologie cerebrovascolari sono fra le principali cause di morte a livello mondiale e la prima causa di disabilità in età adulta. Lo studio dei processi cellulari in atto a livello nervoso e vascolare in fase acuta e subacuta post-stroke potrebbero fornire strumenti utili per correlare la gravità del danno e le peculiarità del paziente con l’efficacia del trattamento, nell’ottica di una maggiore ottimizzazione e personalizzazione del piano riabilitativo. Gli esosomi che circolano nel sangue sono nanovescicole con funzione di veicoli per molecole bioattive, rilasciati dalle cellule di tutti gli organi. Obiettivo del progetto sarà utilizzare la tecnologia SPRi (Surface Plasmon Resonance imaging) per la valutazione del potere prognostico degli esosomi circolanti nel sangue di pazienti colpiti da ictus ischemico. Lo studio permetterà di valutare lo stato di neuroinfiammazione, rigenerazione neuronale, angiogenesi e danno cellulare per fornire un quadro dei meccanismi di risposta al danno in atto nel paziente, correlandoli con l’esito della riabilitazione valutata con le tipiche scale cliniche.

• Analisi della saliva mediante spettroscopia Raman: identificazione e caratterizzazione di biomarcatori per la stratificazione di pazienti affetti da Sclerosi Laterale Amiotrofica. Responsabile: Marzia Bedoni. Progetto finanziato da Ministero della Salute – Ricerca Corrente 2019-2020.

L'obiettivo dello studio è la messa a punto e la valutazione delle prestazioni di un metodo di identificazione di potenziali biomarcatori basato sull'analisi Raman e Surface Enhanced Raman Spectroscopy (SERS) della saliva per la stratificazione e monitoraggio di pazienti affetti da SLA (spinali e bulbari) confrontati con soggetti controllo appaiati per età e sesso. L'obiettivo complessivo riguarderà l'identificazione di uno spettro che fornirà informazioni riguardanti la composizione chimica della saliva e permetterà di valutare la capacità della metodica di identificare una firma Raman specifica per soggetti sani e pazienti SLA.

Collaborazioni attive

Si segnala la collaborazione con università sia italiane che estere (tra cui Università di Pittsburgh e Università John Hopkins) che prevedono attività di ricerca e di formazione di studenti per l'elaborazione di tesi di laurea e dottorati di ricerca.
Inoltre sono attive le collaborazioni con centri di ricerca nazionali e internazionali. Il LABION è anche parte della Piattaforma Europea di Nanomedicina (ETPN) con la dr.ssa Bedoni eletta responsabile dell’Unità Operativa Clinical Interface and Social Impact nel 2019.

Dal 2018, il LABION fa parte del Consorzio Internazionale per la Riabilitazione Rigenerativa (ICRR) fondato congiuntamente dalle Università di Pittsburgh e Stanford ed è socio fondatore della Società Italiana per le Vescicole Extracellulari (EVIta). Dal 2015 la Dr. Gualerzi e la Dr. Picciolini sono membri della Società Internazionale per le Vescicole Extracellulari (ISEV).

Pubblicazioni

Clicca qui per la lista aggiornata delle pubblicazioni del gruppo.

Per approfondimenti è possibile consultare il Sito del Laboratorio.
Per informazioni è possibile scrivere a: labion@dongnocchi.it