SA16 e VI8: sintesi di inibitori duali PDK1/AurA per il trattamento delle patologie tumorali

UNIVERSITA’ DI PISA DIPARTIMENTO DI FARMACIA Corso di Laurea in Chimica e Tecnologia Farmaceutiche Tesi di laurea SA16 E VI8: SINTESI DI INIBITORI DUALI PDK1/AurA PER IL TRATTAMENTO DELLE PATOLOGIE TUMORALI Relatori Prof.ssa Simona Rapposelli Dott.ssa Simona Sestito Candidato Michael Tronchetti ANNO ACCADEMICO 2019/2020 SSD CHIM08 Ad oggi, il cancro rimane un problema sanitario significativo in tutto il mondo. Le statistiche globali sul cancro del 2018, hanno riportato 9,6 milioni di decessi e una previsione di circa 18,1 milioni di nuovi casi. Sulla base di questi numeri, appare chiaro che la riduzione della mortalità dipendente da questo tipo di patologia rappresenta una sfida ambiziosa per la società, i governi, la comunità medica e scientifica. Negli ultimi decenni, gli enormi progressi nella conoscenza della biologia del cancro hanno permesso lo sviluppo di nuovi strumenti sia diagnostici che terapeutici. Dalla scoperta della mostarda azotata, il primo farmaco antitumorale somministrato a un paziente con linfoma di non Hodgkin nel 1943, sono stati sviluppati circa 200 farmaci antitumorali, tra cui citotossici classici, farmaci antiormonali, farmaci adiuvanti e, più recentemente, la cosiddetta terapia molecolare mirata, che include piccole molecole e agenti biologici (proteine ricombinanti o anticorpi). Attualmente, l’approccio per la scoperta di nuove terapie antitumorali si basa sull’identificazione dell’anomalia molecolare che caratterizza una determinata forma di cancro e che rappresenta il punto di partenza per lo sviluppo di un nuovo potenziale farmaco efficace. Gli agenti che agiscono in maniera “mirata” sono generalmente capaci di interagire con un determinato bersaglio proteico mutato, nel tentativo di “correggere” lo squilibrio d’attività causato dalla mutazione originale. Il pathway PI3K/PDK1/Akt è una delle vie di segnalazione cellulare più studiate come potenziale target farmacologico. Questo pathway riveste un ruolo chiave in molti tipi di cancro poiché partecipa al controllo di diversi processi tumorali quali sopravvivenza, differenziazione, crescita e morte, migrazione ed invasione cellulare. PDK1, rappresenta uno dei mediatori centrali di questo pathway; PDK1 è inoltre definita come la “master” chinasi della famiglia delle AGC, poiché regola numerose chinasi appartenenti a questa famiglia, e assume quindi un ruolo chiave nella regolazione di un gran numero di processi cellulari. Altro importante target emerso negli ultimi anni è rappresentato dalla chinasi Aurora A che, oltre a importanti attività mitotiche, esercita numerosi effetti non-mitotici, tra cui l’interazione con il pathway PI3K/PDK1/Akt. Numerose ricerche hanno dimostrato la rilevanza di questa chinasi nello scenario della cellula tumorale: ad esempio Aurora A è stata ritrovata iperespressa in numerosi tumori sia solidi che liquidi. Vista la centralità nel cancro delle due vie di segnalazione regolate da PDK1 e Aurora A, distinte ma interconnesse tra loro, nel laboratorio dove ho svolto la mia tesi di laurea, sono stati sviluppati alcuni “strumenti molecolari” in grado di inibire simultaneamente e selettivamente questi due target farmacologici. Tra le molecole sviluppate, i composti denominati SA16 e VI8 si sono rivelati essere due potenti inibitori duali PDK1/AurA; tali molecole mostrano infatti valori di IC50 delle chinasi PDK1 e AurA rispettivamente di 416 e 35 nM per SA16 e 148 e 69.8 nM per VI8. Le due molecole posseggono una struttura chimica caratterizzata da un nucleo 2-oxoindolico unito tramite un linker fenilglicinico ad una porzione N-difluorobenzil piridonica. Esse differiscono per la presenza del sostituente metilico in posizione 6 della porzione piridonica (VI8). Lo studio cristallografico del complesso VI8/AurA, effettuato allo scopo di analizzare le interazioni di questo ligando con AurA, ha evidenziato che il raggruppamento metilico favorisce l’accesso del gruppo difluoro-benzilico all’interno di una cavità lipofila adiacente al sito di legame per l’ADP. Inoltre, tale raggruppamento sembra capace di rafforzare le interazioni con PDK1 nel sito DFG-out dell’enzima. Tali interazioni potrebbero giustificare il differente profilo inibitorio mostrato dai due composti verso le chinasi in studio. Inoltre, test cellulari su linee tumorali di glioblastoma U87MG hanno evidenziato che i due composti sono capaci di ridurre la proliferazione e di rallentare la migrazione delle cellule tumorali e di indurre la differenziazione delle staminali tumorali (un particolare sottotipo cellulare ritenuto responsabile della recidiva e della recrudescenza della patologia tumorale), rendendole quindi più sensibili alle terapie. Visto il promettete profilo farmacologico delineato dai risultati ottenuti in vitro, questa tesi di laurea si è focalizzata sulla sintesi dei due inibitori duali VI8 e SA16 in quantità sufficienti a investigarne l’attività in vivo in opportuni modelli animali. La procedura sintetica, le rese, la purificazione e caratterizzazione dei due composti e dei loro intermedi saranno oggetto di questa tesi di laurea