• esositi
• osteoartrite
• aggrecanasi
• aggrecano
• ADAMTS-5
• glicoconiugati
• arilsolfonammidi

L’osteoartrite è una patologia caratterizzata da un deterioramento della cartilagine articolare, che provoca l’insorgenza di sintomi quali difficoltà nei movimenti, rigidità e dolore articolare cronico, determinando notevoli limitazioni fisiche nella quotidianità dei pazienti che ne sono affetti.
Attualmente, tra i trattamenti farmacologici approvati, si annoverano solamente approcci di tipo sintomatico, che prevedono l’utilizzo, prevalentemente, di farmaci antinfiammatori non steroidei o di corticosteroidi; non sono disponibili ad oggi farmaci in grado di arrestare la progressione di questa patologia: di conseguenza, è su questi che si è concentrata la ricerca degli ultimi anni.
Alla base dell’insorgenza di queste alterazioni patologiche, si trova la perdita dell’equilibrio omeostatico tra la degradazione e la sintesi di collagene e aggrecano, componenti essenziali della matrice extracellulare in cui sono collocati i condrociti.
Nello specifico, la perdita di aggrecano a livello cartilagineo rappresenta uno stadio iniziale e reversibile di questo processo patologico e per questo motivo la ricerca di farmaci contro l’osteoartrite negli ultimi anni si è concentrata prevalentemente sull’azione delle aggrecanasi.
Le aggrecanasi sono metalloproteasi facenti parte della famiglia ADAMTS (a disintegrin and metalloproteinase with thrombospondin motifs) e sono responsabili del catabolismo dell’aggrecano, il proteoglicano che conferisce alla cartilagine elasticità e resistenza alle sollecitazioni pressorie.
Tra le due aggrecanasi, ADAMTS-4 e ADAMTS-5, è stata selezionata ADAMTS-5 come primario target farmacologico nello sviluppo di inibitori da impiegare nella terapia dell’osteoartrite, in quanto presenta un’attività enzimatica aggrecanasica superiore rispetto a quella di ADAMTS-4.
Attualmente si trovano in differenti fasi di sperimentazione (preclinica o clinica) inibitori di ADAMTS-5 diretti verso il sito catalitico dell’enzima. Si tratta di composti contenenti in genere una funzionalità in grado di chelare lo Zinco catalitico (ZBG: Zinc Binding Group) e una porzione aromatica o poliaromatica in grado di interagire con la tasca S1’. Comuni ZBGs sono gruppi idrossammici o carbossilici, in grado di legare in maniera bidentata con alto grado di affinità lo ione zinco, essenziale ai fini dell’attività proteolitica.
Tuttavia, poiché la struttura del sito catalitico è altamente conservata in tutti i membri della famiglia delle metzincine, nella maggior parte dei casi questi inibitori hanno mostrato una scarsa selettività verso il target ADAMTS-5, andando a determinare anche l’inibizione indesiderata di altre ADAMTS e metalloproteasi in generale.
Per questo motivo, è stato adottato un nuovo approccio, che prevede l’utilizzo di inibitori diretti verso i domini ausiliari di questo enzima (dominio disintegrinico, dominio trombospondinico, dominio ricco di cisteine e dominio spaziatore): è infatti principalmente a questo livello che si differenziano i vari membri della famiglia ADAMTS.
I domini ausiliari sono caratterizzati dalla presenza di residui amminoacidici, definiti “esositi”, che forniscono siti di legame addizionali per i substrati: questi domini modulano l’attività dell’enzima stesso e determinano la specificità nei confronti dei substrati.
Nello specifico, è stato recentemente individuato un nuovo esosito, a livello del dominio disintegrinico, costituito da due residui di lisina (Lys532 e Lys533), che si sono rivelati importanti ai fini dell’attività aggrecanasica di ADAMTS-5.
Sono allora stati sviluppati vari composti a struttura arilsolfonammidica glicoconiugata con l’intento di inibire ADAMTS-5 attraverso il legame a questi residui amminoacidici: questi composti contengono una funzionalità N-acetil glucosamminica, collegata tramite un linker alchilossi ad un anello triazolico, a sua volta legato a una porzione arilsolfonammidica.
Da studi di docking e di mutagenesi, è emerso che questi inibitori enzimatici sarebbero in grado di legare ADAMTS-5 all’interfaccia tra il dominio metalloproteasico e quello disintegrinico, attraverso diverse tipologie di interazione: la porzione zuccherina di queste molecole può interagire con il dominio disintegrinico tramite legami a idrogeno con i residui Lys532 e Lys533, mentre la porzione arilsolfonammidica può interagire con il dominio metalloproteasico, collocandosi all’interno della tasca S1’.

Durante il lavoro di tesi, è stato progettato un ulteriore sviluppo di inibitori allosterici glicoconiugati di ADAMTS-5. Per lo sviluppo di questi potenziali inibitori, è stato utilizzato come composto hit il glicoconiugato DC-197, ad ora il composto più attivo. I nuovi derivati sono stati modificati mantenendo l’unità monosaccaridica N-acetil glucosammina (GlcNAc), che è responsabile dell’interazione con i residui di lisina K532 e K533 nel Dis domain. Le modifiche effettuate comprendono l’inserimento di un’ulteriore unità monosaccaridica e l’allungamento del linker alchilossi con lo scopo di migliorare le interazioni con il Dis domain e l’attività inibitoria.
Le molecole sintetizzate durante il lavoro di tesi, saranno poi testate tramite saggi enzimatici all’Imperial College London, Centre for Haematology, dal Dott. Salvatore Santamaria, per verificarne l’efficacia e la selettività nei confronti di ADAMTS-5.