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SVILUPPO E TEST DI METODI QUANTITATIVI PER SPETTROSCOPIA NMR

La spettroscopia NMR, per le sue caratteristiche di riproducibilità, sensibilità, selettività e per il suo carattere quantitativo e non invasivo, è considerata una tecnica analitica ottimale per gli studi di metabolomica.Principalmente utilizzata con successo per identificare biomarcatori in varie malattie, la metabolomica basata su spettroscopia NMR può dare un prezioso contributo in ambito farmacologico (“farmaconomica”), ad esempio nell’investigare la tossicità di un farmaco, analizzarne l’efficacia mediante studi su modelli cellulari in vitro e poi in vivo e studiarne la selettività ed i meccanismi di azione.Cambiamenti nei metaboliti in spettri di campioni cellulari soggetti a trattamenti con farmaci e/o con agenti chimici, fisici e biologici, possono essere evidenti o talmente sottili da confondersi con la variabilità intrinseca nelle popolazioni cellulari. Questi cambiamenti sottili richiedono procedimenti statistici raffinati per determinare la loro significatività. Tuttavia, prima di applicare i trattamenti statistici gli spettri di diversi campioni devono essere normalizzati, per eliminare eventuali effetti dovuti a differenze di concentrazione e/o strumentali. La normalizzazione, eliminando una possibile fonte di variazioni improprie, può rendere più efficace l’analisi statistica tesa a verificare la significatività delle differenze proprie riscontrate. Ad oggi l’analisi statistica multivariata (basata ad esempio su tecniche di PCA e Pattern Recognition) e le tecniche di normalizzazione esistenti in letteratura operano separatamente e con finalità differenti: la prima fornisce informazioni soprattutto qualitative e descrittive, la seconda si concentra sulle problematiche di quantificazione e confronto di coppie di spettri. Il presente progetto di ricerca si pone l’obiettivo di mettere a punto nuove metodiche ed algoritmi di analisi quantitativa che sintetizzino i due aspetti mediante l’utilizzo di tecniche multivariate per la normalizzazione dei campioni e per la loro analisi statistica. Il presente progetto di ricerca sarà effettuato utilizzando sia spettri ottenuti su campioni cellulari in vitro soggetti ad opportuni trattamenti, sia banche dati di spettri cellulari tumorali già in precedenza acquisiti. Nel corso del progetto saranno sviluppati ed ottimizzati nuovi algoritmi e metodologie di quantificazione. Saranno effettuate analisi e simulazioni numeriche, tese a testarne non solo validità ed efficacia relativamente ai campioni cellulari, ma anche con lo scopo di definire, in detto ambito, un protocollo di analisi statistiche e quantitative. Lavori1) F. Barone, et al.. Unraveling amyloid toxicity pathway in NIH3T3 cells by a combined proteomic and 1H-NMR metabonomic approach. JOURNAL OF CELLULAR PHYSIOLOGY, vol. 228, p. 1359-1367, ISSN: 0021-9541, doi: 10.1002/jcp.24294, IF = 4.218 (2012).2) F. Barone, et al.. Characterization of the Virgo seismic environment. CLASSICAL AND QUANTUM GRAVITY, vol. 29, p. 025005-1-025005-10, ISSN: 0264-9381, doi: 10.1088/0264-9381/29/2/025005, IF = 3.562 (2012).3) F. Barone, et al.. Model Independent Numerical Procedure for the Diagonalization of a Multiple Input Multiple Output Dynamic System. IEEE TRANSACTIONS ON NUCLEAR SCIENCE, vol. 58 n.4, p. 1588-1595, ISSN: 0018-9499, doi: 10.1109/TNS.2011.2159846, IF = 1.447 (2011).4) F Barone, et al.. Characterization of the seismic environment at the Sanford Underground Laboratory, South Dakota. CLASSICAL AND QUANTUM GRAVITY, vol. 27, p. 225011-1-225011-22, ISSN: 0264-9381, doi: 10.1088/0264-9381/27/22/225011, IF = 3.099 (2010).