Nuovi farmaci per la terapia anticancro mirata

Il genoma umano contiene sequenze ripetute di nucleobasi in grado di assumere strutture supramolecolari non canoniche, la cui presenza può essere sfruttata come bersaglio selettivo di particolari regioni genomiche. Questo tipo di strategia è utile per lo sviluppo di nuove terapie mirate. Sequenze ricche in guanine posizionate al termine dei cromosomi umani (telomeri) oppure all'interno dei promotori di numerosi oncogeni, possono autoassemblarsi in strutture supramolecolari denominate G-quadruplex (G-4). La stabilizzazione di strutture di tipo G-4 può causare un'inibizione della crescita di cellule tumorali secondo due differenti modalità: i) alterazione della struttura telomerica che può comportare l'inibizione della telomerasi e apoptosi, ii) disattivazione dei promotori di oncogeni a causa dell'impossibilità di riconoscimento, da parte dei fattori di trascrizione, di conformazioni ripiegate a G-4. In questo contesto è importante osservare che la telomerasi, una ribonucleoproteina che catalizza l'estensione del DNA telomerico, è sovra-espressa nella maggior parte delle cellule tumorali (85%), mentre è silente nelle cellule somatiche. Per questo l'inibizione della sua attività è generalmente considerata una valida terapia anticancro mirata. A differenza dei telomeri lineari, i G-4 non sono substrato per la telomerasi, pertanto sono stati sviluppati molti ligandi selettivi per G-4 in grado di agire indirettamente da inibitori. Nonostante la presenza di caratteristiche strutturali comuni, i G-4 derivanti da diverse sequenze di DNA possono adottare topologie differenti; pertanto dovrebbe essere possibile progettare potenziali farmaci in grado di interagire selettivamente con essi. Questo progetto si prefigge di identificare ed investigare le potenzialità farmacologiche di una nuova classe di composti progettati per realizzare un riconoscimento selettivo di G-4. Combinando l'azione di ligandi reversibili ad un precursore di un elettrofilo attivabile saremo in grado di sviluppare nuovi composti IBRIDI LEGANTI/ALCHILANTI selettivi per G-4. Tali strutture agiscono pertanto come dispositivi molecolari (Schema 1). Negli ultimi anni sono state riportate in letteratura un numero elevato di molecole di piccole dimensioni in grado di agire come ligandi selettivi per G-4, nonostante ciò nessuna di loro unisce ad un riconoscimento reversibile dei G-4 la sua stabilizzazione attraverso la formazione di un legame covalente. Al fine di raggiungere questo obiettivo originale verranno impiegati come elettrofili transienti ed attivabili i chinone metidi (QMs). La strategia proposta è estremamente flessibile, infatti possono essere progettate e sintetizzate rapidamente una grande varietà di strutture chimiche che possono essere poi testate con finalità diagnostiche e terapeutiche. Il progetto è altamente interdisciplinare grazie ad una convergenza di competenze complementari che coinvolgono quattro unità di ricerca: Pavia (PV), Catanzaro (CZ), Napoli (NA) e Padova (PD). L'unità di Pavia possiede un'esperienza consolidata in aspetti sintetici e meccanicistici relativi alla generazione e reattività di specie transienti elettrofile, inclusi i chinoni metidi (QMs). Essa è in grado di utilizzare le più moderne metodologie sintetiche della chimica organica, di realizzare studi fotochimici e di effettuare studi cinetici di reazione mediante “laser flash photolysis” (LFP). L'unità di Padova è dotata di una lunga esperienza nell'analisi di tipo biochimico e biofisico delle interazioni tra farmaci ed acidi nucleici utilizzando la biospettroscopia, l'elettroforesi e tecniche di biologia molecolare e cellulare. L'unità di Catanzaro possiede notevole esperienza nel “Modeling” molecolare degli acidi nucleici, inclusi i G-4 ed i loro complessi con ligandi selettivi. L'unità di Napoli, fornisce le competenze spettroscopiche (NMR) e le relative apparecchiature, indispensabili per realizzare una completa caratterizzazione strutturale e cinetica degli equilibri che coinvolgono la formazione dei G-4.