a.a. 2024/2025

A critical piece in drug discovery and development is conducting DMPK (Drug Metabolism and Pharmacokinetics) studies, often referred to as ADME-T (Absorption, Distribution, Metabolism, Elimination, Toxicity). ADME studies are designed to investigate how a chemical (e.g. a drug candidate) is processed by a living organism and how ADME properties could affect its activity. For a drug candidate, "optimizing" ADME properties before clinical investigation is of utmost importance to ensure it is as effective and safe as possible; it is estimated that close to 50% of drug candidates fail because of unacceptable efficacy due to an unfavourable ADME profile. This course aims to provide PhD students engaged in the early drug discovery process awareness about the importance of preclinical ADME investigation, the strategies and the methodologies that assist to achieve efficiency in the hit-to-lead process.

Questo corso mira a fornire una panoramica completa sulla progettazione, formulazione, preparazione, controllo e aspetti regolatori dei Prodotti Medicinali per le Terapie Avanzate (ATMP). Nella prima parte, verranno presentati il quadro normativo e le basi scientifiche degli ATMP, mentre la seconda parte del corso sarà focalizzata sugli aspetti di formulazione e tecnologici, nonché sulla produzione industriale secondo le Norme di Buona Fabbricazione (GMP). 

L'invecchiamento del vino è un processo complesso che migliora significativamente il sapore, l'aroma e la consistenza del vino. Durante l'invecchiamento, si verificano reazioni chimiche che coinvolgono acidi, zuccheri, composti fenolici e alcoli, portando allo sviluppo di nuovi sapori e l'ammorbidimento dei tannini. Il processo di invecchiamento può avvenire in vari ambienti, come botti di rovere o bottiglie, ognuno dei quali conferisce caratteristiche uniche al vino. Le botti di rovere, ad esempio, aggiungono note di vaniglia, spezie e tostato, mentre l'invecchiamento in bottiglia consente la graduale integrazione dei sapori e lo sviluppo di aromi terziari come cuoio, tabacco e frutta secca. La durata dell'invecchiamento dipende dal tipo di vino e dal profilo desiderato, con alcuni vini che beneficiano di diversi anni di maturazione. 

The gap between the damaged fragments has to be filled with functional materials that act as a substrate and as a physical three-dimensional microenvironment for inducing the migration and organization of cells from the native tissue. Strarting from biomaterials used in orthopedic applications, tissue engineering as new treatment alternative will be described with scaffolds and cells. Regenerative medicine that want to replace and repair lost or damaged tissues and organs will be the last point discussed. 

La chimica bioorganica si occupa della comprensione dei processi biochimici e della loro applicazione per lo sviluppo di nuovi strumenti della chimica organica. Durante il corso, acquisirai una conoscenza di base della chimica bioorganica: partendo dai concetti chiave, il corso si svilupperà attraverso le analogie tra reazioni organiche e trasformazioni biochimiche (Chimica Biomimetica), i meccanismi catalitici di diverse classi di enzimi e come alcuni degli effetti osservati nei meccanismi enzimatici possano essere applicati anche alla sintesi organica. 

Prerequisiti

Conoscenze di base: teorie acido-base; principi della cinetica chimica e fondamenti di termodinamica.
Conoscenze di chimica organica: struttura, proprietà e attività dei principali gruppi funzionali della chimica organica; nozioni fondamentali di stereochimica.

!!! ATTENZIONE !!! Sebbene il docente di questo corso sia un chimico organico, questo sicuramente NON È il classico corso di CHIMICA! 

Non è necessario essere un chimico per apprezzare le tematiche proposte in questo corso. Non importa quale sia la tua preparazione, gli argomenti trattati sono di tipo divulgativo e adatti a tutti, indipendentemente dal background CHIM, BIO o altro.

Esplorando leggende, racconti e piccole gemme storiche che si intersecano e si mescolano con la chimica vedremo come singole molecole, prevalentemente di origine vegetale, abbiano avuto un ruolo importante nell’influenzare (e talvolta stravolgere completamente) il corso della storia dell’umanità. Data la natura degli argomenti trattati, il corso sarà tenuto esclusivamente in lingua italiana.

Prerequisiti

Conoscenze di base: come leggere una struttura chimica

Infezioni associate a biofilm su dispositivi medici impiantabili: dalla loro definizione alle strategie di prevenzione Il corso si concentrerà sullo stile di vita principale dei microrganismi, il biofilm, e sul suo impatto e rilevanza nel contesto delle infezioni dei dispositivi impiantabili. Verranno fornite delucidazioni sulle principali caratteristiche dei biofilm, le fasi della loro formazione e sviluppo, nonché i meccanismi di resistenza agli antimicrobici e i loro effetti. Inoltre, verrà esplorato il potenziale di nuove tipologie di rivestimento antiadesivo su dispositivi biomedicali per la prevenzione delle infezioni associate a biofilm.

In the field of pharmacological research, scientists employ various experimental methods to understand complex biological processes. Two fundamental approaches of this exploration involve the development of "In Vivo" and "In Vitro" studies. These terms represent two distinct experimental complementary contexts with unique advantages, applications, and limitations.

In vitro models represent the first approaches used along the drug discovery process to characterize the activity, efficacy, toxicity, biocompatibility and ADME of new drug candidates giving many information exploitable in the in vivo studies. Moreover in vitro models represent simplified but versatile models of in vivo tissue/organs that help researcher to obtain many results that can also be spend to better plan their in vivo research.

Once a drug candidate demonstrates effectiveness in in vitro experiments, in vivo models can be employed to advance drug development studies. These preclinical studies typically involve the use of animals to evaluate safety, efficacy and delivery of a drug candidate. On the other hand, in vivo models provide some drawbacks like difference in biokinetics parameters or extrapolation of results to human.

The aim of this course is to illustrate to PhD students how to critically choose between in vitro and in vivo studies, to understand their usefulness and to explore their mutual complementarity. During classes, examples of in vitro and in vivo models used nowadays for the development of drug candidates will be addressed. 

A food colorant is “any dye, pigment or substance that can impart color to a food, drug, cosmetic or the human body”. Starting from the FDA definition, the course will be directed to understand the chemistry of food colorants, their properties, including functional properties, their toxicology. Finally, some innovative perspectives will be analyzed following the question “Eating with the eyes is possible?”

Immunotherapy is a cancer treatment that uses the immune system's innate abilities to find and destroy cancer cells. There are several immunotherapy strategies, but they all work by training the immune system to fight cancer. The course will provide an overview of the molecular mechanisms underlying the dynamic connection between the immune system and cancer cells, the latest approaches to harnessing the anti-tumor activities of immune cells (monoclonal antibodies, drug-conjugated antibodies and CAR-T) and the major challenges that remain to be overcome.

Over the past two decades, the field of drug discovery has witnessed a paradigm shift towards innovative approaches for modulating complex biological targets, leading to transformative therapies that deeply impact patients and their families. The traditional R&D landscape, once dominated by small molecules confined to specific property and mechanism spaces, has expanded to embrace a new wave of chemical modalities. These emerging modalities focus on modulating target expression rather than directly affecting target function. Examples include RNA-based therapeutics, protein degraders such as PROteolysis TArgeting Chimeras (PROTACs) and molecular glues (MGs), macrocyclic peptides, antibody-drug conjugates (ADCs), and gene therapy. Many of these technologies have matured, achieving clinical success and unlocking new avenues for biopharmaceutical innovation.

This course aims to provide a comprehensive overview of these new chemical modalities in drug discovery, with an emphasis on proximity-based approaches (e.g., PROTACs, MGs, and trivalent or trifunctional molecules), covalent drugs, therapeutic peptides, and ADCs. Key topics include the rational design and development of these modalities, their advantages and challenges compared to conventional small molecules, and their current applications and potential future directions in the field. 

The advent of artificial intelligence has changed the tools used by scientists for the prediction of protein structures. This has also marked a dramatic advancement in the de novo design of proteins, enabling the engineering of new proteins with tailored functions. I will present the most recent breakthroughs in experimental protein structure analysis and in computational protein structure predictions, with a focus on protein design and on drug discovery. 

L'attività cerebrale può essere studiata utilizzando molteplici metodi. Alcuni di questi metodi sono non invasivi, come la risonanza magnetica funzionale (fMRI), la tomografia a emissione di positroni (PET), l'imaging del tensore di diffusione (DTI) e l'elettroencefalografia (EEG). Altri metodi sono invasivi, come le registrazioni fisiologiche di singole unità e dei local field utilizzando elettrodi intracranici. Esamineremo alcuni studi e le loro applicazioni nei campi dell'effetto placebo, dello stato vegetativo e delle interfacce cervello-macchina. 

NMR spectroscopy is routinely used to evaluate identity and purity of chemical substances. Most users produce NMR reports based solely on the recording and interpretation of simple 1H and 13C spectra, leaving out information that could be easily recovered with a more in-depth interpretation or with simple additional 1D or 2D NMR experiments. A brief introduction to simple 1D and 2D experiments will be provided, along with instructions for interpreting and reporting NMR data (0.5 CFU). A case study with the complete assignment of the 1H and 13C resonances for a steroid will be presented and discussed (0.5 CFU). 

This short course is targeted at those (biologists but also chemists) who wish to learn the basics and challenges of drug screening on information rich cell based models.

Cell-based assays, because of their advantages in terms of predictability, multiplexing, miniaturization and automation seem the most appealing tool for the high demands and high quality standards of the early stages of the drug-discovery process. Nevertheless,scientists working on assay development for cellular screening still face a variety of challenges. Aspects of assay design ranging from cell type choice, readout selection, standardization, miniaturization, data analysis, will be covered. Moreover, advantages of targeted versus phenotypic assays in drug screening will be discussed. 

Medicines have undergone significant advancements over the past 70 years, with major progress in technology and target selectivity. This course provides an overview of pharmaceutical drugs beyond traditional chemical entities, including biological and biotechnological drugs, as well as cell therapies. The course aims to explain how biotechnological drugs are produced, their methods of administration, clinical applications, and the advantages and disadvantages compared to small-molecule drugs. Additionally, participants will engage in laboratory sessions to produce and purify a biotechnological drug, such as a monoclonal antibody or a pharmaceutical protein.

The course is divided into two parts. The first one will introduce the students to the basics of health economics: demand for health and healthcare, supply of healthcare, market mechanisms, market failures and regulation. The second one will discuss the application of health economics to the pharmaceutical market and will be focused on economics of research and development, regulation and market access (drugs approval, reimbursement, price regulation and procurement).

Image acquisition using laser scanning confocal microscopy (LSCM), commonly referred to as confocal microscopy, has become a daily routine in biomedical research. However, the effective use and full exploitation of the potential of LSCM requires a solid understanding of various aspects of optical fluorescence imaging and laser scanning technology. This course will provide basic knowledge on fluorophores and fluorescent proteins, explain the operational principles of confocal microscopy, and guide PhD students in acquiring high-quality images and performing post-imaging analysis for figure preparation in publications.

Il Design of Experiments (DoE) si basa su analisi chemiometriche e algoritmi volti a pianificare il lavoro sperimentale in modo razionale. Ciò significa progettare gli esperimenti in modo da acquisire la massima informazione, di elevata qualità e utile allo scopo prefissato, eseguendo il minor numero di esperimenti, riducendo così lo sforzo a livello sperimentale. In questo scenario, l'obiettivo del corso è quello di fornire le basi per approcciare il Design of Experiments, rendendolo comprensibile e facilmente applicabile anche per chi non avesse dimestichezza con questo tipo di approccio: saranno descritti i principi matematici alla base di questi strumenti, ma saranno affrontati anche aspetti pratici, sarà proposta l'applicazione a esempi di dati reali e sarà valutata l'interpretazione dei risultati. Insieme alla descrizione teorica delle procedure di design più comuni, verranno proposti alcuni esercizi pratici da svolgere con il software open source CAT, scaricabile gratuitamente, che le studentesse e gli studenti potranno utilizzare in modo autonomo per applicare i principi del DoE anche nei loro futuri esperimenti. Infine, sarà fatto un breve cenno a tecniche più avanzate, volte a indagare problemi più complessi o specifici, per fornire un panorama più ampio delle innumerevoli opportunità offerte dal Design of Experiments. 

Immergiti nell’affascinante mondo degli International Nonproprietary Names (INN), il linguaggio universale per la denominazione farmaceutica. Questo corso, organizzato dall’Università del Piemonte Orientale—centro pilota per la WHO School of INN—offre un’introduzione alle regole e alle strategie che guidano la creazione degli INN. Attraverso sessioni interattive, i partecipanti potranno esaminare e analizzare casi reali. 

Le interazioni proteina-proteina e proteina-ligando svolgono ruoli essenziali in molti processi biologici, tra cui le vie di segnalazione, la regolazione trascrizionale e numerose altre reazioni metaboliche. Per comprendere il ruolo di tali interazioni nei processi biologici è importante studiare le dinamiche di interazione che descrivono la stechiometria dei complessi, l'energia libera di legame e la loro cooperatività di legame come comunicazione inter-molecolare. Questi parametri biochimici sono complementari agli studi di biologia strutturale. In particolare, le componenti entalpiche ed entropiche dell'energia libera di legame sono correlate agli aspetti meccanicistici dell’interazione e sono state ampiamente sfruttate negli studi per la scoperta di farmaci.

L'obiettivo di questo corso è la descrizione degli aspetti pratici e teorici dei metodi biofisici utilizzati per misurare la stechiometria e l'affinità delle interazioni che coinvolgono le proteine. In particolare, il corso si concentrerà sul potenziale applicativo delle seguenti tecniche nel campo della biochimica e della biologia strutturale: i) SAXS; ii) calorimetria (ITC); iii) fluorimetria a scansione differenziale (DSF); iv) risonanza plasmonica di superficie (SPR) e v) termoforesi su microscala (MST). 

The natural compounds are an endless source of ideas for the discovery of new drugs to treat diseases, and the total synthesis of complex natural products still represents a big challenge for the organic chemist. While many strategies applied to the synthesis of complex natural products are based on the construction of individual rings or fragments of the natural products followed by a unification step, or by the iterative annulation of one ring onto a preexisting ring, an efficient alternative strategy could be represented by the transannular cyclization reactions.

Transannular reactions are defined as “those reactions which lead to the formation of covalent bond between atoms on opposite sides of the ring compound”.1 They usually occur in macrocyclic compounds that, to minimize transannular strain (Prelog strain), are constricted in rigid conformations that force some functional groups to be close to each other.2

This intimacy between functional groups confers entropic advantages “to enable transformations that are otherwise difficult in intermolecular and intramolecular settings”,3 making transannular reactions a highly efficient tool for the construction of complex polycyclic architectures.

Transannular reactions are classified according to the reaction type involved in the cyclization process [Diels-Alder (TADA), ene reaction, [2+2] and other cycloadditions, Michael addition, aldol condensation, Mannich and miscellaneous reaction].4

The transannular cyclisation process is the result of a series of cascade reactions that allow us to obtain a complex polycyclic architecture from an easily accessible macrocyclic compound, representing a shortcut in the synthesis of complex natural products. The entire process can be highly influenced by several factors such as the conformation of the macrocycle and the activation strategy. This course will outline the main features and the applications of transannular ring closure reactions and examples will be given to validate this approach as a versatile, efficient and flexible strategy to access new polycyclic structures on the way to the synthesis of important natural products.

1.      D.C. Harrowven, G. Pattenden Transannular Electrophilic Cyclizations in Comprehensive Organic Synthesis 1991, Volume 3, 379

2.      J.D. Dunitz, V. Prelog Angew. Chem. 1960, 72, 896. R.A. Raphael Proc. Chem. Soc. 1962, 97. 


3.      T.T.H. Dao, T. Marmin, Y.L. Dory, Transannular Electrophilic Cyclizations in Comprehensive Organic Synthesis II 2014, Volume 3, 293

4.      A.C. Cope, M.M. Martin, M.A. McKervey Quarterly Reviews, Chemical Society 1966, 119. P.A. Clarke, A.T. Reeder, J. Winn Synthesis 2009, 691. E. Reyes, U. Uria, L. Carrillo, J.L. Vicario Tetrahedron 2014, 70, 9461. 

Per lo sviluppo di nuove strategie terapeutiche sono fondamentali modelli preclinici che riproducano più fedelmente le caratteristiche genomiche e istopatologiche del cancro. I modelli più utilizzati sono le colture cellulari bidimensionali stabilite da tumori primari o fluidi corporei. Questi modelli cellulari, sebbene abbiano fornito alcune importanti intuizioni sulla biologia del cancro, presentano limitazioni significative. Per superare alcune di queste limitazioni, sferoidi, organoidi derivati ​​da tumori e sistemi microfluidici su chip sono stati utilizzati più di recente per studiare il ruolo del microambiente tumorale. Inoltre, sono stati compiuti notevoli progressi nello sviluppo di modelli animali, tra cui topi geneticamente modificati e xenotrapianti derivati ​​da pazienti. Valuteremo i punti di forza e di debolezza dei vari modelli in vitro e in vivo disponibili.

Per gli studenti di dottorato, la prospettiva di scrivere il proprio articolo scientifico può essere sia entusiasmante che impegnativa. L'obiettivo di questo corso è fornire strumenti efficaci per migliorare le competenze di scrittura e il processo di redazione del manoscritto. 

Public speaking is a skill that can benefit anyone, whether it is for a professional, academic, or personal purpose. However, many people struggle with anxiety, lack of confidence, or poor communication  techniques when they have to speak in front of an audience. This brief course will start from analysing how to overcome these challenges and improve the ability to deliver effective and engaging  presentations. This public speaking course will cover the following topics:

• The basics of public speaking, such as understanding the target audience, planning and organizing the content.

• The techniques of public speaking, such as using appropriate language, voice, gestures, eye contact, and visual aids, and adapting to different situations and feedback.

• The practice of public speaking, such as preparing and rehearsing the speech, managing nervousness and stress, and handling questions and objections.

Public speaking is a skill that anyone can learn, manage and improve and is beneficial not only for professional preparation but it helps increase self-confidence. In other words, students might find it helpful even for more personal aspects in their daily life. 

La Cannabis sativa L. è una pianta che ha avuto un impatto profondo sia a livello storico che sociale e scientifico. Dopo un lungo periodo di proibizionismo, negli ultimi anni stiamo assistendo a un rinnovato interesse per la sua coltivazione e per l’utilizzo in diversi settori, tra cui quello industriale, farmaceutico, alimentare e cosmetico. Tuttavia, la confusione che circonda questa pianta ha raggiunto livelli senza precedenti, e mai come oggi la disinformazione si è allontanata così tanto dalla scienza.

Per un utilizzo corretto della Cannabis, in particolare in ambito farmaceutico, è fondamentale conoscere non solo i cannabinoidi caratteristici della pianta, ma anche i numerosi metaboliti secondari biosintetizzati, nonché le loro proprietà chimico-fisiche, in vista di formulazioni o isolamento da estratti. Oltre a questo, è anche importante applicare il concetto di fitoequivalenza quando i preparati non siano monomolecolari, e conoscere i limiti e le normative riguardanti il suo utilizzo.

Il presente corso si propone di fornire le basi della fitochimica della C. sativa, evidenziando le principali molecole di interesse applicativo, i processi fondamentali per il loro ottenimento e, infine, l'importanza di un uso corretto e consapevole delle preparazioni ottenute.

The interdisciplinary course will provide an overview of the immunomodulatory activity of microbiome and its impact on the pathogenesis of human diseases, such as immune-mediated diseases and cancers. Particular attention will be given to the study of the dominant members of the skin and gut microbial ecosystem, their spatial distribution among physical niches and their crucial functions in human health. Potential therapeutic approaches to modulate microbiota composition in the contexts of inflammatory disorders and cancer therapy will be also discussed. 

The scope of this presentation is to give an overview of the different bioanalytical approaches used to support New Biological Entities (NBE) and Antibody Drug Conjugates (ADC) projects.

Ligand Binding Assays are considered the gold standard for the determination of the concentration of proteins and antibodies in pharmacokinetic (PK) and toxicokinetic (TK) studies (serum, plasma); different approaches will be presented including ELISA, Gyrolab, Mesoscale Discovery (MSD), and SMC technologies.

Immunogenicity risk associated with the development of anti-drug antibodies (ADAs) following administration of biotherapeutics is considered one of the main issues in the development of New Biological Entities. For this reason, different approaches to detect ADA in in-vivo studies will be presented.

LC-MS technique is also emerging as an alternative tool for the determination of the concentration of total Antibody in biological samples. In addition, LC-MS/MS techniques can be employed to support in vivo ADC pharmacokinetics studies: they can be dedicated to the quantitation of the conjugated toxin, detecting the active molecule, after the capture of the entire ADC and enzymatic cleavage of the linker. Moreover, LC-MS/MS methods are used to quantify the unconjugated toxin potentially released from the ADC.

Cell-based assays are playing a crucial role in the development of NBEs. Different approaches based on flow cytometry will be presented for the understanding of the mechanism of action of novel drugs in in-vitro (target internalization) and in-vivo (receptor occupancy) studies.

Finally, an overview of the pharmacokinetic properties of NBE will be provided including the different data analysis approaches used for PK parameters determinations.

The course aims to enrich the theoretical knowledge of statistics and probability with suitable data analysis skills; the course focuses also on data visualization and is based on the free and open source software R.

Lo sviluppo formulativo rappresenta un passaggio chiave nello sviluppo di prodotti farmaceutici e cosmetici. L'obiettivo di questo corso è di fornire una panoramica teorica e pratica sugli approcci formulativi e le strategie da adottare per ottenere un medicinale o un cosmetico di successo. 

The advent of immunological therapies against tumors has represented a real revolution in oncological therapy, improving the quality of life and survival of patients.

Despite this, a significant proportion of patients do not respond to therapies or develop toxicities incompatible with the new therapeutic regimens. The myeloid component of the immune system represents a predominant part of tumor-infiltrating leukocytes and their frequency and state of activation has been correlated with both tumor progression and the development of mechanisms of resistance to therapies. These cells are phenotypically heterogeneous, able to dynamically express both tumor-suppressive and tumor-promoting effects, significantly contributing to resistance to cancer treatments, in particular to immunotherapies. The course of study will discuss the interaction between different myeloid subtypes and other cellular and non-cellular components of tumors, highlighting the mechanisms by which these cells promote tumor progression and resistance to therapies. 

Il corso si propone di presentare i recenti sviluppi nella progettazione del direzionamento e somministrazione di farmaci biologici e biotecnologici utilizzando sistemi nanoparticellari. Verranno descritti smart nanocarrier composti da materiali organici (micelle e vescicole polimeriche, liposomi, dendrimeri e idrogeli) e inorganici (quantum dots, nanoparticelle d'oro e nanoparticelle di silice mesoporosa).