Esistono sempre potenziali rischi quando due molecole vengono combinate insieme, poiché il composto ibrido risultante potrebbe non essere in grado di dare gli effetti biologici desiderati o esplicare determinate funzioni farmacologiche, a causa di interazioni steriche o repulsive con i target. Per progettare un inibitore ibrido chinasi/HDAC efficace sono state definite alcune procedure generali che includono:
- scoperta di sinergie multitarget per agenti antitumorali
- identificazione dei frammenti chiave (o scaffolds) di entrambi gli inibitori (chinasi e HDAC)
- identificazione di un distanziatore appropriato per collegare i frammenti nelle posizioni in cui la sostituzione non influisce sull'attività
- studi SAR sui derivati e ottimizzazione iterativa
- selezione di composti lead per l'ulteriore sviluppo di un agente terapeutico La sinergia degli agenti multitarget può essere valutata attraverso tecniche di counterscreening per valutare l’azione sia degli inibitori delle chinasi che degli HDACi, che degli inibitori di qualsiasi altro target enzimatico, oppure attraverso la terapia di combinazione.
I frammenti chiave degli inibitori delle chinasi che fungono da porzione Cap per gli agenti ibridi devono possedere gruppi funzionali o scaffold che possano interagire con le chinasi nella regione cerniera attraverso legami a idrogeno, di solito nelle tasche di legame per ATP. La mancanza di tali interazioni è dannosa e può comportare una perdita di attività.
I frammenti chiave degli HDACi sono l'acido idrossamico e gruppi funzionali orto- amminobenzammidici, che rappresentano la porzione ZBG. Come frammento Cap invece abbiamo visto che una grande varietà di elementi strutturali possono essere utilizzati, anche strutture stericamente ingombranti e piatte. Un linker appropriato, di solito una catena a cinque o sei atomi di carbonio, collega poi la
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porzione Cap e i frammenti ZBG. I punti di sostituzione per i frammenti degli inibitori della chinasi dovrebbero essere quelli che meno influiscono sull'inibizione della chinasi (di solito nelle porzioni che occupano le regioni accessibili ai solventi).
L’ottimizzazione iterativa delle SAR può aiutare a identificare gli elementi strutturali critici dei composti lead per trasformare ulteriormente queste molecole in agenti terapeutici.
Analogamente ai più importanti enzimi coinvolti nello sviluppo delle neoplasie nell’area dell’epigenetica, gli enzimi HDAC sono responsabili della deacetilazione dei residui di acetillisina (KAs) nei substrati istonici e non. Sono emersi come target interessanti per lo sviluppo di nuovi agenti antitumorali, alcuni dei quali sono utilizzati in clinica.
Gli inibitori HDAC di vecchia generazione sono di solito non selettivi o parzialmente selettivi per le diverse isoforme, e quindi spesso il loro impiego è accompagnato dall’insorgenza di effetti collaterali. Oltre a questi svantaggi, la maggior parte degli HDAC di vecchia generazione mostra un'efficacia limitata contro i tumori solidi, il che limita seriamente la loro applicazione per il trattamento di uno spettro più ampio di tumori.
Per superare questa problematica, sono state sviluppate nuove generazioni di HDACis che possono essere divise in due aree:
1. inibitori di HDAC Isoforma-selettivi 2. inibitori di HDAC Ibridi
Il profilo farmacocinetico non soddisfacente degli inibitori ibridi HDAC, dovuto all’inattivazione per glucuronidazione dei gruppi ZBG (acido idrossamico e orto- amminobenzammide) rimane ancora oggi un problema da affrontare.
Fortunatamente, è stato individuato uno ZBG alternativo (idrazide) con potente attività e proprietà migliori, che può essere utilizzato per la progettazione futura di nuovi inibitori HDAC ibridi. Per ora il numero degli inibitori HDAC ibridi che sono in fase di studio clinico
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è ancora limitato: solo gli inibitori ibridi 7 (derivato di Erlotinib) e CUDC-907 sono attualmente in fase di sperimentazione clinica.
Si può comunque prevedere che la ricerca e lo sviluppo di nuovi inibitori di HDAC ibridi non andrà diminuendo ma anzi focalizzerà sempre maggiore interesse da parte della comunità scientifica.
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Bibliografia
1. https://www.airc.it/cancro/informazioni-tumori/cose-il-cancro/cause- del-cancro 2. https://www.tumorepancreas.com/wp- content/uploads/2016/05/Crescita-cellule-tumorali-1006x1030.png 3. http://www.treccani.it/enciclopedia/gene-oncosoppressore_(Dizionario- di-Medicina)/ 4. http://www.treccani.it/enciclopedia/allele 5. http://www.lescienze.it/news/2007/02/02/news/come_gli_uv_danneggi ano_il_dna-583534/?refresh_ce 6. https://www.arpae.it/dettaglio_generale.asp?id=668&idlivello=804 7. https://online.scuola.zanichelli.it/amendola-files/RadiazioniUV.pdf 8. https://www.studioeroma.it/effetti-biologici-radiazioni-ionizzanti.html9. Hanahan, D.; Weinberg, R. The Hallmarks of Cancer. Cell, vol. 100, nº 1, 57– 70 (2000). 10. http://www.docente.unicas.it/useruploads/001140/files/biochimica_gen erale/ciclo_cellulare.pdf 11. http://www-3.unipv.it/webbio/anatcomp/freitas/2011- 2012/Ciclo%20Cellulare_Stud1.pdf 12. https://www.skuola.net/biologia/cellula/ciclo-cellulare-fasi.html 13. http://www.superagatoide.altervista.org/images/ciclocell.jpg 14. https://it.wikipedia.org/wiki/Chinasi_ciclina_dipendente 15. http://www.treccani.it/enciclopedia/chinasi-ciclina- dipendente_(Enciclopedia-della-Scienza-e-della-Tecnica)/ 16. https://it.wikipedia.org/wiki/MPF_(biologia) 17. https://it.wikipedia.org/wiki/Sindrome_di_Li-Fraumeni 18. http://biologia-it.arizona.edu/cell_bio/tutorials/cell_cycle/cells2.html
57
19. https://www.my-personaltrainer.it/salute-benessere/anticorpi-
monoclonali.html
20. https://www.my-personaltrainer.it/benessere/epigenetica.html
21. https://www.psicoanalisi.it/scienze_biologiche/1881/
22. Karagianni P. Athanasios G. Tzioufas. Epigenetic perspectives on systemic autoimmune disease. Science direct, (2019).
23. Cai, X.; Zhai, H. X.; Wang, J.; Forrester, J.; Qu, H.; Yin, L.; Lai, C. J.; Bao, R.; Qian, C. Discovery of 7-(4-(3-ethynylphenylamino)-7-methoxyquinazolin- 6-yloxy)-N-hydroxyheptanamide (CUDc-101) as a potent multi-acting HDAC, EGFR, and HER2 inhibitor for the treatment of cancer. J. Med.
Chem., 53, 2000-2009 (2010).
24. Mahboobi, S.; Sellmer, A.; Winkler, M.; Eichhorn, E.; Pongratz, H.; Ciossek, T.; Baer, T.; Maier, T.; Beckers, T. Novel chimeric histone deacetylase inhibitors: a series of lapatinib hybrides as potent inhibitors of epidermal growth factor receptor (EGFR), human epidermal growth factor receptor 2 (HER2), and histone deacetylase activity. J. Med. Chem., 53, 8546-8555 (2010).
25. Ding, C.; Chen, S.; Zhang, C.; Hu, G.; Zhang, W.; Li, L.; Chen, Y. Z.; Tan, C.; Jiang, Y. Synthesis and investigation of novel 6-(1,2,3-triazol-4-yl)-4- aminoquinazolin derivatives possessing hydroxamic acid moiety for cancer therapy. Bioorg. Med. Chem., 25, 27-37 (2017).
26. Peng, F. W.; Wu, T. T.; Ren, Z. W.; Xue, J. Y.; Shi, L. Hybrids from 4- anilinoquinazoline and hydroxamic acid as dual inhibitors of vascular endothelial growth factor receptor-2 and histone deacetylase. Bioorg.
Med. Chem. Lett., 25, 5137-5141 (2015).
27. Zang, J.; Liang, X.; Huang, Y.; Jia, Y.; Li, X.; Xu, W.; Chou, C. J.; Zhang, Y. Discovery of novel Pazopanib-based HDAC and VEGFR dual inhibitors targeting cancer epigenetics and angiogenesis simultaneously. J. Med.
Chem., 61, 5304-5322 (2018).
28. Lu, D.; Yan, J.; Wang, L.; Liu, H.; Zeng, L.; Zhang, M.; Duan, W.; Ji, Y.; Cao, J.; Geng, M.; Shen, A.; Hu, Y. Design, synthesis, and biological evaluation of the first c-Met/HDAC inhibitors based on pyridazinone derivatives. ACS
58
29. Mahboobi, S.; Dove, S.; Sellmer, A.; Winkler, M.; Eichhorn, E.; Pongratz, H.; Ciossek, T.; Baer, T.; Maier, T.; Beckers, T. Design of chimeric histone deacetylase- and tyrosine kinase-inhibitors: a series of imatinib hybrides as potent inhibitors of wild-type and mutant BCR-ABL, PDGF-Rbeta, and histone deacetylases. J. Med. Chem., 52, 2265- 2279 (2009).
30. http://www.treccani.it/enciclopedia/pi3k_(Dizionario-di-Medicina)/
31. Qian, C.; Lai, C. J.; Bao, R.; Wang, D. G.; Wang, J.; Xu, G. X.; Atoyan, R.; Qu, H.; Yin, L.; Samson, M.; Zifcak, B.; Ma, A. W.; DellaRocca, S.; Borek, M.; Zhai, H. X.; Cai, X.; Voi, M. Cancer network disruption by a single molecule inhibitor targeting both histone deacetylase activity and phosphatidylinositol 3-kinase signaling. Clin. Cancer Res., 18, 4104-4113 (2012).
32. Leong, S.; Moss, R. A.; Bowles, D. W.; Ware, J. A.; Zhou, J.; Spoerke, J. M.; Lackner, M. R.; Shankar, G.; Schutzman, J. L.; van der Noll, R.; Voest, E. E.; Schellens, J. H.M. A phase I dose-escalation study of the safety and pharmacokinetics of Pictilisib in combination with Erlotinib in patients with advanced solid tumors. Oncologist, 22, 1491-1499 (2017).
33. Subramaniam, P. S.; Whye, D. W.; Efimenko, E.; Chen, J.; Tosello, V.; De Keersmaecker, K.; Kashishian, A.; Thompson, M. A.; Castillo, M.; Cordon- Cardo, C.; Dave, U. P.; Ferrando, A.; Lannutti, B. J.; Diacovo, T. G. Targeting nonclassical oncogenes for therapy in T-ALL. Cancer Cell, 21, 459-472 (2012).
34. Kolev, V. N.; Wright, Q. G.; Vidal, C. M.; Ring, J. E.; Shapiro, I. M.; Ricono, J.; Weaver, D. T.; Padval, M. V.; Pachter, J. A.; Xu, Q. PI3K/mTOR dual inhibitor VS-5584 preferentially targets cancer stem cells. Cancer Res., 75, 446-455 (2015).
35. Kostyniuk, C. L.; Dehm, S. M.; Batten, D.; Bonham, K. The ubiquitous and tissue specific promoters of the human SRC gene are repressed by inhibitors of histone deacetylases. Oncogene, 21, 6340-6347 (2002).
36. https://it.wikipedia.org/wiki/Janus_chinasi
37. Yang, E. G.; Mustafa, N.; Tan, E. C.; Poulsen, A.; Ramanujulu, P. M.; Chng, W. J.; Yen, J. J.; Dymock, B. W. Design and synthesis of Janus kinase 2 (JAK2) and histone deacetlyase (HDAC) bispecific inhibitors based on Pacritinib
and evidence of dual pathway inhibition
in hematological cell lines. J. Med. Chem., 59, 8233-8262 (2016).
38. Yao, L.; Mustafa, N.; Tan, E. C.; Poulsen, A.; Singh, P.; DuongThi, M. D.; Lee, J. X.T.; Ramanujulu, P. M.; Chng, W. J.; Yen, J. J.Y.; Ohlson, S.; Dymock, B. W. Design and synthesis of ligand efficient dual inhibitors of Janus kinase (JAK) and histone deacetylase (HDAC) based on Ruxolitinib and Vorinostat.
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Ringraziamenti
Ci tengo soprattutto a ringraziare la mia relatrice, Sabrina Taliani, senza la quale tutto questo non sarebbe stato possibile. Oltre ad essere un’ottima insegnante è una persona più che disponibile, attenta e precisa, che mi ha supportato con impegno durante tutto il lavoro di tesi.
Un pensiero speciale va ai miei genitori, la mia forza. Mi sono stati vicino nei momenti peggiori incoraggiandomi ad andare avanti e a non mollare anche quando non ero sicura di farcela, ed hanno gioito con me di ogni mio successo.
Mia sorella, la parte razionale di me su cui so che posso sempre contare perché nonostante i mille litigi che ci sono fra sorelle, so che alla fine, nel bene e nel male, lei sarà sempre lì a sostenermi.
Ringrazio mia zia, da sempre un punto di riferimento. Dopo i miei genitori, era lei che chiamavo con gioia alla fine di ogni esame superato e che mi ripeteva “forza, manca sempre meno”.
Ringrazio le mie compagne di corso, Marta, Chiara G., Chiara B., Giulia, con le quali ho condiviso cinque bellissimi anni fatti non solo di studio ed esami ma anche di tanta stima reciproca, un’amicizia che spero duri anche al di fuori di qua.
Per ultime ma non per importanza, ringrazio le Amiche di sempre, Jessica, Luisa e Rachele. Da quando le ho conosciute siamo diventate inseparabili. Ci capiamo con uno sguardo e basta una parola detta al momento giusto per rendere la giornata migliore. Vi voglio bene.