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Tesi etd-05082019-164403


Thesis type
Tesi di laurea magistrale LM5
Author
D'ABRONZO, EMANUELA
URN
etd-05082019-164403
Title
Ottimizzazione chimico-farmaceutica di inibitori duali PDK1/Aurora per il trattamento del tumore
Struttura
FARMACIA
Corso di studi
CHIMICA E TECNOLOGIA FARMACEUTICHE
Supervisors
relatore Prof.ssa Rapposelli, Simona
correlatore Dott.ssa Sestito, Simona
Parole chiave
  • cancro
  • PI3K
  • PDK1
  • Akt
  • Aurora A
  • SA16
  • VI8
Data inizio appello
29/05/2019;
Consultabilità
Secretata d'ufficio
Data di rilascio
29/05/2089
Riassunto analitico
La definizione cancro comprende un insieme di malattie caratterizzate da una replicazione cellulare incontrollata. In condizioni fisiologiche, le cellule del nostro organismo crescono, si moltiplicano, si differenziano e muoiono in maniera controllata e regolare, grazie alle informazioni contenute all’interno del proprio DNA; un accumulo di mutazioni genetiche può però portare alla perdita di questa capacità. La cellula si trasforma quindi in cellula tumorale ed acquisisce particolari caratteristiche, tra cui la capacità di invadere i tessuti circostanti. Nonostante le varie tipologie tumorali presentino caratteristiche comuni, esistono numerose differenze tra una forma di cancro e l’altra, a seconda degli organi e dei tessuti in cui si sviluppa.

Numerosi sono gli approcci terapeutici fino a ora utilizzati: la chirurgia, la chemioterapia, la radioterapia, l’immunoterapia. Tra i farmaci più utilizzati in chemioterapia vi sono gli inibitori delle chinasi, che interferiscono con proteine e vie di segnalazione cellulare che svolgono un ruolo rilevante per la crescita e la riproduzione delle cellule tumorali.

Uno dei sistemi di segnalazione più studiati è il pathway PI3K/PDK1/Akt, coinvolto nella crescita e nella differenziazione cellulare: numerosi studi hanno dimostrato che l’alterazione di una o più componenti di tale via determina la proliferazione incontrollata delle cellule, quindi l’insorgenza del tumore.
L’attivazione di questo pathway avviene ad opera della chinasi PI3K che, in risposta a segnali di crescita extracellulari, trasforma il fosfatidil inositolo 4,5 bifosfato (PIP2) a fosfatidil inositolo 3,4,5 trifosfato (PIP3): tale fosforilazione determina il reclutamento della Serina- Treonina chinasi PDK1 che, una volta attivata, fosforila numerosi substrati a valle, tra cui la chinasi Akt. In seguito alla fosforilazione, Akt è in grado di attivare, mediante un meccanismo a cascata, diversi fattori coinvolti nella proliferazione, nella crescita e nella sopravvivenza cellulare. Al contrario, la fosfatasi PTEN esercita un’azione antagonista rispetto a PI3K: defosforila PIP3 a PIP2, impedendo quindi l’attivazione di tutto il pathway. Mutazione o delezioni della proteina PTEN sono state correlate con un’alta predisposizione al cancro.

Tra le proteine correlate al pathway PI3K/PDK1/Akt vi è Aurora A (AurA), una Serina-Treonina chinasi appartenente alla famiglia delle Aurora chinasi (figura 1). Questa proteina è coinvolta in diversi processi cellulari, molti dei quali correlati alla mitosi, quali la citochinesi e la segregazione cromosomica.
Aurora A costituisce un target tumorale largamente investigato in quanto livelli alterati di espressione di tale chinasi sono stati frequentemente rilevati in numerose neoplasie.
Dato il coinvolgimento delle chinasi PDK1 e Aurora A nei meccanismi di sviluppo e progressione tumorale, lo sviluppo di molecole ad azione duale, capaci di inibire sia la chinasi PDK1 che Aurora A, potrebbe rappresentare una valida strategia terapeutica per il trattamento delle neoplasie.

Recentemente, nel laboratorio in cui ho svolto la mia tesi di laurea, sono state sintetizzate le molecole SA16 e VI8, due inibitori duali di PDK1 e Aurora: entrambe sono costituite da un nucleo 2-oxoindolico legato, attraverso un linker fenilglicinico, ad una porzione N-difluorobenzil piridonica.

Testate su enzimi isolati, le due molecole si sono dimostrate in grado di inibire in maniera efficace e selettiva le due proteine chinasi PDK1 e Aurora con IC50 nel range del nanomolare ( 148 e 69,8 nM per VI8, 416 e 35 nM per SA16 rispettivamente). Saggi in vitro hanno inoltre dimostrato che tali molecole sono in grado di inibire la proliferazione cellulare e di rallentare la migrazione delle cellule tumorali, nonché di indurre la differenziazione delle staminali tumorali, un particolare sottotipo cellulare ritenuto responsabile della recidiva e della recrudescenza della patologia tumorale.

Allo scopo di ampliare la SAR, la prima parte di questo lavoro di tesi si è focalizzata sulla sintesi di nuovi inibitori duali di PDK1/Aurora A ottenuti tramite la manipolazione chimica dello scheletro dei composti SA16 e VI8.

Le modifiche strutturali sono state apportate principalmente a carico del nucleo 5-ammino indolonico: tale porzione è stata infatti semplificata e sostituita con un’anilina funzionalizzata in posizione 3 e/o 4 e/o 5 con un gruppo idrossilico o metossilico.
Nel laboratorio di ricerca in cui ho svolto la mia tesi, erano stati precedentemente sintetizzati alcune molecole ad attività antitumorale. Tra questi, il composto FC86 ha mostrato una buona attività pro-apoptotica ed antiproliferativa in alcuni tipi di tumore solido (glioblastoma) ed ematologico (linfoma) particolarmente refrattari alle convenzionali terapie antitumorali. FC86 presenta un nucleo oxoindolico sostituito in posizione 3 con un eterociclo aromatico, un farmacoforo presente in numerosi composti ad attività antitumorale.
Anche in questo caso, al fine di ampliare la SAR di tale classe di composti, nella seconda parte del mio lavoro di tesi sono stati progettati e sintetizzati nuovi inibitori, in cui la porzione tiofen-metilenica di FC86 è stata sostituita da una porzione 3,4,5-trimetossifenil-metilenica o 3,4,5-trimetossifenil-etilenica.
In questo lavor di tesi verrà descritta la procedura sintetica e le tecniche di purificazione seguite per l’ottenimento dei prodotti finali. Verrà inoltre descritta la caratterizzazione chimica degli intermedi e dei prodotti finali.
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