Sviluppo di modulatori duali TSPO/Anidrasi Carbonica come potenziale strategia per il trattamento delle malattie neurodegenerative

Le malattie neurodegenerative sono un gruppo eterogeneo di disturbi cronici del sistema nervoso centrale (SNC) caratterizzate da una progressiva perdita di neuroni in definite regioni cerebrali. Queste patologie sono generalmente accompagnate da un processo di neuroinfiammazione, la quale comporta a sua volta un’attivazione della neuroglia. La proteina traslocatrice (TSPO), inizialmente definita come recettore periferico delle benzodiazepine (PBR), è risultata essere up-regolata nelle malattie che coinvolgono processi neurodegenerativi legati alla neuroinfiammazione. Sulla base di questa evidenza e in considerazione del fatto che il TSPO è coinvolto in vari processi, tra i quali la traslocazione del colesterolo all’interno dei mitocondri, step limitante la velocità del processo di steroidogenesi che porta alla produzione di steroidi con azione protettiva nei confronti di situazioni infiammatorie, compresa la neuroinfiammazione, tale proteina è considerata un promettente target per lo sviluppo di nuovi agenti neuroprotettivi con potenziale terapeutico per il trattamento delle malattie neurodegenerative. L’enzima anidrasi carbonica (CA) è un metallo-enzima che catalizza la conversione di anidride carbonica a bicarbonato con rilascio di un protone. Il sito attivo delle CAs presenta uno ione Zn(II) coordinato con tre residui di istidina e con una molecola d’acqua. La specie cataliticamente attiva delle CAs è una specie metallica idrossilata che agisce come nucleofilo sulla molecola di CO2 situata in una tasca idrofobica nelle sue vicinanze e porta alla formazione di bicarbonato legato allo zinco. Poi lo ione bicarbonato viene spiazzato da un’altra molecola d’acqua e liberato in soluzione ripristinando la forma inattiva dell’enzima. E’ stato dimostrato che l’attivazione delle CAs rappresenta un possibile approccio terapeutico per il trattamento del morbo di Alzheimer e di altre condizioni che necessitano di un rimedio dell’apprendimento spaziale e della memoria favorendo il potenziamento delle sinapsi. Questo è stato appurato da studi che hanno rilevato una carenza significativa di alcune isoforme dell’enzima nel cervello di pazienti affetti da malattia di Alzheimer e ha portato a pensare al coinvolgimento delle CAs nelle funzioni cognitive. Gli attivatori delle CAs si legano all’ingresso della cavità del sito attivo e partecipano allo shift del protone dalla molecola d’acqua coordinata con lo ione metallico all’ambiente, portando all’aumento della formazione del metallo idrossilato e quindi della specie cataliticamente attiva dell’enzima. Lo scopo di questa tesi è lo sviluppo di derivati duali capaci di modulare i due target di interesse, TSPO e CA in modo da ottenere molecole con potenziale terapeutico per le malattie neurodegenerative accompagnate da neuroinfiammazione. La progettazione di tali composti si è basata sulla struttura generale di una classe di ligandi altamente affini e selettivi al TSPO sviluppati dal gruppo di ricerca presso il quale è stato svolto il presente progetto di tesi, i derivati 2-fenilindol-3-ilgliossilammidici (PIGA), molti dei quali sono anche risultati in grado di stimolare la produzione di steroidi, e di produrre in vitro effetti antinfiammatori/neuroprotettivi. Dall’evidenza che molti amminoacidi, ammine biogene e oligopeptidi sono attivatori delle CAs, si è pensato di funzionalizzare i PIGA con una catena basica, in modo da ottenere composti capaci di partecipare allo shift del protone dalla molecola d’acqua coordinata con lo Zn(II), al tempo stesso cercando di mantenere una buona affinità per il TSPO. Sulla base della fattibilità sintetica e delle SAR relative al TSPO per i derivati PIGA, la posizione 5 del nucleo indolico è stata selezionata come quella più adatta per tale modifica