• 2-a] piridinico
• Nucleo imidazo[1
• ALDH
• Inibitori
• CSC

Nel mio lavoro di tesi sperimentale mi sono dedicata allo studio dell’enzima aldeide deidrogenasi isoforma 1A3 (ALDH1A3) ed alla progettazione e alla sintesi di nuovi derivati eterociclici capaci di inibirlo.
La classe delle aldeidi deidrogenasi (ALDH) presenta 19 isoforme enzimatiche che prevalentemente catalizzano l’ossidazione di aldeidi esogene ed endogene nel corrispondente acido carbossilico, in una reazione NAD(P)+ dipendente. Grazie a questa attività funzionale le aldeide deidrogenasi esercitano un’azione detossificante, rimuovendo composti elettrofili altamente reattivi dalle riconosciute attività citotossica, mutagena e carcinogenica. Inoltre, proteggono nei confronti dello stress ossidativo, contribuendo a rifornire la cellula di coenzina NAD(P)H ridotto, e completano il metabolismo degli alcoli trasformando i loro prodotti di ossidazione. Ad esempio, nel caso dell’etanolo assunto con l’alimentazione, l’acetaldeide prodotta da questo per intervento di alcol deidrogenasi viene definitivamente ossidata ad acido acetico da ALDH. [1]
Grazie alla loro azione ossidante, le ALDH sono gli enzimi primari coinvolti nella biosintesi dell'acido retinoico (RA, retinoic acid), prodotto a partire dal retinale, a sua volta metabolita della vitamina A, e comprendente le forme tutto-trans (ATRA, all-trans retinoic acid), più potente biologicamente, ma anche 9-cis (9-cis-RA) e 13-cis (13-cis-RA).
RA è un metabolita chiave capace di regolare la trascrizione di numerosi geni target con conseguenti effetti proliferativi che promuovono la crescita e la differenziazione cellulare; inoltre svolge un ruolo importante nella biosintesi di molecole che regolano l'omeostasi.
La biosintesi di RA è catalizzata in particolare dalla sottofamiglia di enzimi ALDH1A, comprendente le isoforme ALDH1A1, 1A2 e 1A3. Queste sono espresse soprattutto nei tessuti embrionali e nelle cellule staminali, una particolare popolazione cellulare caratterizzata dalla capacità di proliferare, auto-rinnovarsi e differenziarsi. [2]
L’elevata espressione di ALDH1A1, 1A2 e 1A3 nelle cellule staminali di tipo tumorale (CSC, cancer stem cells) ha reso queste isoforme enzimatiche non solo un marker utile per identificare la presenza delle CSC in un tessuto tumorale eterogeneo, [3] ma anche un target privilegiato per lo sviluppo di approcci terapeutici antitumorali nuovi ed efficaci.
In particolare, vista la dimostrata iper-espressione della isoforma ALDH1A3 nelle CSC di glioblastoma, composti in grado di inibire l’attività catalitica di questo enzima sono divenuti oggetto di studio come nuovi candidati farmaci per la cura di questa particolare forma di tumore che, ad oggi, ancora manca di un trattamento efficace.
Il primo derivato eterociclico descritto come capace di inibire ALDH1A3 ed efficace in un modello murino di glioblastoma è stato il composto denominato GA11, a nucleo imidazo[1,2-a] piridinico. GA11 si lega all’entrata del sito catalitico di ALDH1A3 impedendo parzialmente l’ingresso del substrato, bloccando così l’attività catalitica dell’enzima. [4]
Mantenendo lo stesso nucleo eterociclico, abbiamo ottimizzato il GA11 sintetizzando nuovi derivati 2,6-difenil sostituiti che presentino gruppi in grado di permettere una maggiore interazione con il sito catalitico della proteina ed al contempo presentino una solubilità migliore rispetto ai composti fatti in precedenza (Figura 1). Inoltre, abbiamo aggiunto un ulteriore sostituente aromatico nella posizione 8 del nucleo, allo scopo consentire ai composti di inserirsi con maggiore efficacia nel tunnel lipofilico che delinea il sito catalitico dell’enzima (Figura 1). Infine, abbiamo progettato e sintetizzato nuovi derivati 2-aminopiridinici 3,5-disostituiti come analoghi strutturali aperti del nucleo imidazo[1,2-a]piridinico, per rendere la struttura più mobile e maggiormente adattabile al sito attivo dell’enzima.


BIBLIOGRAFIA:

[1] R. Januchowski, K. Wojtowicz, e M. Zabel, «The role of aldehyde dehydrogenase (ALDH) in cancer drug resistance», Biomed. Pharmacother., vol. 67, n. 7, pagg. 669–680, set. 2013, doi: 10.1016/j.biopha.2013.04.005.
[2] G. Vassalli, «Aldehyde Dehydrogenases: Not Just Markers, but Functional Regulators of Stem Cells», Stem Cells Int., vol. 2019, pagg. 1–15, gen. 2019, doi: 10.1155/2019/3904645.
[3] L. Zhou et al., «Identification of cancer-type specific expression patterns for active aldehyde dehydrogenase (ALDH) isoforms in ALDEFLUOR assay», Cell Biol. Toxicol., vol. 35, n. 2, pagg. 161–177, apr. 2019, doi: 10.1007/s10565-018-9444-y.
[4] P. Cheng et al., «FOXD1–ALDH1A3 Signaling Is a Determinant for the Self-Renewal and Tumorigenicity of Mesenchymal Glioma Stem Cells», Cancer Res., vol. 76, n. 24, pagg. 7219–7230, dic. 2016, doi: 10.1158/0008-5472.CAN-15-2860.
[5] L. Quattrini et al., «Progress in the Field of Aldehyde Dehydrogenase Inhibitors: Novel Imidazo[1,2- a ]pyridines against the 1A Family», ACS Med. Chem. Lett., vol. 11, n. 5, pagg. 963–970, mag. 2020, doi: 10.1021/acsmedchemlett.9b00686.