• Topoisomerasi I
• Tumore

Le DNA-topoisomerasi sono enzimi essenziali che inducono le modifiche conformazionali nella doppia elica di DNA richieste per espletare importanti processi cellulari come replicazione, trascrizione, riparazione, assemblaggio e segregazione dei cromosomi. L’attenzione sulle DNA-topoisomerasi negli ultimi anni non deriva soltanto dal fatto che queste proteine giocano un importante ruolo fisiologico, ma anche perché esse sono farmacologicamente significative, in quanto possono essere trasformate in tossine cellulari grazie all’azione di uno specifico gruppo di farmaci antitumorali che riesce ad inibire la loro funzione.
Nelle cellule dell’uomo la DNA-topoisomerasi I è molto abbondante nei tumori solidi, come ad esempio quello al colon. I tessuti del tumore, le cui cellule proliferano rapidamente, presentano un’alta concentrazione di questa classe di enzimi rispetto alle cellule sane; la possibilità di sfruttare le DNA-topoisomerasi a scopi terapeutici ha spinto i ricercatori a sviluppare molti farmaci che sono largamente usati nella chemioterapia sull’uomo.
Le DNA-topoisomerasi I risolvono i superavvolgimenti del DNA attraverso la rottura di un singolo filamento, prodotta in seguito ad un legame covalente tra la tirosina del sito attivo e l’estremità 3’ della catena del DNA. L’estremità 5’ libera ruota intorno al filamento intatto e, quando il DNA è rilassato, la topoisomerasi I rilascia il sito di legame e viene ristabilita l’integrità della doppia elica.
A questo livello, la DNA-topoisomerasi I risulta essere particolarmente vulnerabile ad opera di un gruppo di composti anti-tumorali chiamati “veleni”, i quali intrappolano reversibilmente il complesso attraverso la loro intercalazione tra le basi di DNA e il sito di scissione, inibendo così la ricongiunzione delle estremità rotte. La collisione tra la macchina replicativa e il complesso intrappolato, porta alla rottura irreversibile del filamento di DNA, con conseguente attivazione dell’apoptosi e arresto del ciclo cellulare.
Gli inibitori della DNA-topoisomerasi I sono un gruppo di farmaci anti-tumorali relativamente nuovi, che hanno un ampio spettro di attività. La Camptotecina è stata la prima molecola ad essere classificata come inibitore della topoisomerasi I. I tentativi di migliorare la sua solubilità in acqua e il suo profilo tossicologico/farmacocinetico, hanno condotto allo sviluppo di due derivati idrosolubili, Topotecan e Irinotecan e di altri nuovi composti attualmente sotto sperimentazione clinica. I derivati camptotecinici però non sono farmaci ideali poiché sono chimicamente instabili e richiedono tempi di infusione piuttosto lunghi. Negli ultimi anni, per superare gli inconvenienti principali dei derivati della Camptotecina, sono stati sviluppati dei farmaci a struttura non camptotecinica come inibitori della topoisomerasi I. Da questi studi sono emerse molte classi di farmaci, tra cui indolocarbazoli, indenoisochinoline e fenantidrine.
In questo ambito il gruppo di ricerca presso il quale ho svolto il mio lavoro di tesi ha sviluppato una serie di composti polieterociclici caratterizzati da una struttura 2(3)-fenilpirazolo-[1,5-a]-chinazolinica. La presenza dell’anello fenilico pendente in posizione 3 del nucleo pirazolochinazolinico produce, in generale, un incremento dell’attività biologica, suggerendo una disposizione spaziale della molecola favorevole per l’inibizione della topoisomerasi I. Sulla base di questi risultati incoraggianti, il presente lavoro di tesi si inserisce in un progetto di ricerca più ampio che prevede lo sviluppo di derivati indazolo-[2,3-a]-chinazolin-5(6H)-onici. Questi nuovi composti mantengono la struttura chinazolinica, ma il gruppo pirazolonico è stato sostituito con uno indazolico, con l’anello fenilico fuso che dovrebbe mimare il gruppo fenilico in posizione 3 pendente dei composti precedenti. L’obiettivo finale è quello di ottenere molecole con una incrementata potenza inibitoria sulla topoisomerasi I in virtù della ridotta flessibilità dello scaffold centrale. Nello specifico il mio lavoro di tesi si è focalizzato sulla sintesi di una libreria di derivati indazolo-[2,3-a]-chinazolin-5(6H)-onici portanti un sostituente metossilico alla posizione 8, in virtù della sua comprovata capacità di produrre un effetto favorevole sulla potenza degli inibitori della DNA-topoisomerasi I.