• autofagia
• c elegans
• ceroido lipofuscinosi neuronale
• Malattie neurodegenerative

Le patologie neurodegenerative rappresentano una sfida prioritaria nella medicina moderna,
colpendo milioni di persone nel mondo con un impatto devastante sulla qualità della vita.
Sono caratterizzate da una progressiva perdita di funzione neuronale in aree specifiche del
sistema nervoso, e includono malattie come il morbo di Alzheimer (AD), il morbo di
Parkinson (PD), la ceroido lipofuscinosi neuronale (CLN) e la malattia di Huntington (HD).
A livello molecolare, molte di esse sono accomunate dall’accumulo di aggregati proteici,
dalla disfunzione dei sistemi di degradazione cellulare (autofagia e proteasoma), da uno stato
di infiammazione cronica, da stress ossidativo e danno mitocondriale. In particolare,
alterazioni della funzione lisosomiale sono state recentemente correlate a diverse malattie
neurodegenerative, suggerendo che la compromissione del turnover cellulare sia un fattore
patogenetico cruciale. Il morbo di Alzheimer è la forma più comune di demenza senile,
caratterizzato da lesioni neuropatologiche che includono placche extracellulari di β-amiloide
(Aβ) e grovigli neurofibrillari intracellulari di proteina tau iperfosforilata, i quali
compromettono la comunicazione neuronale e causano degenerazione. Per quanto riguarda,
invece, il morbo di Parkinson, questo rappresenta la seconda malattia neurodegenerativa per
diffusione, ed è caratterizzato dalla perdita dei neuroni dopaminergici a livello della
substantia nigra e dalla presenza di inclusioni citoplasmatiche chiamate corpi di Lewy,
costituite da aggregati di α-sinucleina. Un’ulteriore patologia affrontata è la demenza
frontotemporale (FTD). Quest’ultima si distingue in diverse varianti cliniche e coinvolge
danni ai lobi frontale e temporale con accumulo di proteine neurotossiche, come tau o TDP
43. A seguire, la malattia di Huntington è una patologia autosomica dominante a esordio
tardivo, causata dall’espansione delle ripetizioni CAG nel gene HTT, che codifica per la
proteina huntingtina. La proteina mutata altera processi come il traffico vescicolare e
l’autofagia selettiva. Le terapie ad oggi disponibili si limitano per lo più al trattamento
sintomatico, a causa dell’assenza di trattamenti efficaci nell’invertire o arrestare il processo
degenerativo. Visto il forte coinvolgimento nella patogenesi delle malattie
neurodegenerative, una parte delle terapie sperimentali in corso si basa su processi catabolici
legati all’omeostasi cellulari, come l’autofagia. Quest’ultima, un processo chiave di
degradazione e riciclo cellulare, è cruciale per la neuroprotezione e la prevenzione
dell’accumulo proteico tossico nelle malattie neurodegenerative sopra citate e non solo. Una
sua modulazione ha portato a miglioramenti significativi anche in patologie
neurodegenerative rare e ad esordio giovanile, come la ceroido lipofuscinosi neuronale
(CLN), caratterizzata dall’accumulo di lipofuscina, evidenziando un’importante relazionetra le varie patologie nominate. Il malfunzionamento della via autofagico-lisosomiale (ALP)
porta, infatti, all’accumulo di aggregati tossici e alla morte neuronale. L’autofagia è
fondamentale per la rimozione di proteine patologiche come α-sinucleina, tau, huntingtina e
Aβ. Studi recenti confermano il potenziale terapeutico della stimolazione farmacologica
dell’autofagia, sia in modelli murini di Alzheimer (per rimuovere tau e Aβ), sia in modelli di
Parkinson e Huntington, dove mitofagia e autofagia riducono lo stress ossidativo e rallentano
la progressione patologica. Tra questi studi, spicca il modello di Caenorhabditis elegans, un
nematode affermatosi come un organismo versatile nello studio delle malattie
neurodegenerative, grazie a una serie di caratteristiche sperimentali favorevoli. C. elegans
possiede un sistema nervoso semplice e completamente mappato, costituito da 302 neuroni
con connessioni sinaptiche ben definite. La trasparenza corporea permette l’osservazione in
vivo dei processi molecolari e cellulari mediante marcatori fluorescenti. Inoltre, la presenza
di vie di segnalazione altamente conservate con i vertebrati, come quelle dell’insulina/IGF
1, di mTOR, di MAPK e dell’autofagia, rende questo modello estremamente utile per
l’indagine dei meccanismi patogenetici alla base della neurodegenerazione. Numerosi studi
in C. elegans hanno dimostrato la validità del sistema per modellare malattie
neurodegenerative umane, mediante espressione transgenica di proteine tossiche associate a
patologie come Alzheimer, Parkinson e Huntington. In modelli di malattia da espansione di
poliglutammina (polyQ), l’alterazione di geni autofagici come BEC-1 e ATG-7 aumenta
l’accumulo di aggregati tossici, confermando il ruolo essenziale dell’autofagia. Sulla base di
queste evidenze, il gruppo di ricerca presso cui ho svolto la mia attività di tesi si è concentrato
sulla sintesi di derivati diarilmetanici, caratterizzati da uno scaffold centrale costituito da due
gruppi arilici connessi a un carbonio metilenico. Tra le molecole sviluppate, il composto
SG2, precedentemente studiato su modelli di zebrafish affetti da ceroido lipofuscinosi di tipo
8 (CLN8), si è distinto per il suo elevato potenziale neuroprotettivo anche in modelli cellulari
e in modelli preclinici di Caenorhabditis elegans per AD, nei quali si è dimostrato in grado
di contrastare la paralisi motoria indotta dall’accumulo di placche β-amiloidi (Aβ) attraverso
la promozione dell’autofagia. Alla luce di questi risultati promettenti, ci siamo quindi
dedicati alla sintesi di tre nuovi derivati strutturali di SG2, con l’obiettivo di ottimizzarne le
proprietà chimico-farmacologiche e potenziarne l’efficacia biologica. Tali composti sono
stati successivamente testati nel modello di C. elegans, al fine di valutarne la capacità
neuroprotettiva in condizioni di stress indotte da β-amiloide. I metodi di sintesi,
purificazione e screening di suddette molecole saranno oggetto di questa tesi.