• CB2R; allosteric; bitopic; docking;

CB1R e CB2R sono i principali recettori dei cannabinoidi e fanno parte dei recettori accoppiati a proteine G. CB1R è uno dei recettori più diffusi nel sistema nervoso centrale, e in particolare nel cervello; CB2R è invece situato prevalentemente nelle cellule e nei tessuti del sistema immunitario, sebbene la sua espressione sia stata evidenziata anche a livello neuronale. I recettori dei cannabinoidi, i loro agonisti endogeni, gli enzimi responsabili della loro biosintesi e del loro metabolismo e il loro trasportatore di membrana, costituiscono insieme il cosiddetto "sistema endocannabinoide" (ECS). È stato dimostrato che un gran numero di patologie è correlato ad alterazioni, a diversi livelli, dell’ECS. Queste includono alcune malattie neurodegenerative, stati d'ansia, dolore neuropatico, aterosclerosi, disturbi comportamentali, osteoporosi, disturbi metabolici, infarto miocardico e cancro. Solo pochi farmaci tra quelli studiati e sviluppati in questo periodo di crescente interesse verso l’ECS sono stati approvati in sede regolatoria, e il loro uso è associato spesso ad effetti collaterali significativi. Tutto ciò ha notevolmente limitato l’utilità clinica di questi potenziali farmaci, stimolando la ricerca di piccole molecole caratterizzate da modalità alternative di modulazione dei recettori cannabinoidi, come quella allosterica. I ligandi allosterici consentono un’azione più controllata e riproducibile, favorendo un risvolto terapeutico più efficace. Un’evoluzione nella ricerca ha portato recentemente allo studio di modulatori bitopici/dualsterici, al fine di ottenere i vantaggi terapeutici richiesti per il trattamento della patologia e allo stesso tempo ridurre gli effetti collaterali derivanti dalla sola stimolazione ortosterica. La strategia dei ligandi bitopici consta nella sintesi di composti ibridi che combinano due distinte unità farmacoforiche, quella ortosterica e allosterica, collegate da un apposito distanziatore, in un unico ligando. Molecole di questo tipo risultano avere notevoli vantaggi: la porzione allosterica, data la sua maggiore variabilità, può favorire selettività per il sottotipo recettoriale, mentre la porzione ortosterica favorisce il legame al recettore e la sua attivazione.
Nell’ambito del disegno razionale di modulatori bitopici/dualsterici del CB2R è stato svolto questo lavoro di tesi. Lo scopo è stato quello di sviluppare procedure computazionali in grado di analizzare le basi molecolari dell’attività farmacologica di alcuni modulatori bitopici/dualsterici sintetizzati nel nostro Dipartimento, e ricavare relazioni struttura-attività utili ai fini dell’ottimizzazione della loro struttura. Gli step principali del lavoro si possono schematizzare come segue:
1. Razionalizzazione del binding mode delle molecole all’interno del CB2R tramite docking e dinamiche molecolari, al fine di evidenziare le interazioni chiave per l’attività e suggerire opportune modifiche per indirizzare la sintesi di nuove molecole. Questo è lo step determinante dello studio, non essendo nota la collocazione del sito di legame allosterico.
2. Esecuzione di un ligand based virtual screening per ricercare nuovi scaffold per la porzione allosterica, tuttora rappresentata da un unico ligando allosterico noto per il CB2R (EC21a).
3. Studio del metabolismo epatico dei composti bitopici tramite il programma MetaSite, al fine di controllare che i citocromi non promuovano eventuali cleavage liberando le singole porzioni ortosterica e allosterica.

I risultati di questa Tesi hanno permesso di ipotizzare la collocazione del sito allosterico, definire la lunghezza opportuna del linker fra le porzioni ortosterica e allosterica, favorire il disegno razionale di nuovi ligandi in fase di sintesi, confermare la loro stabilità metabolica epatica e suggerire nuovi scaffold alternativi a EC21a che saranno sottoposti a screening farmacologico.