Sintesi Farmaceutica. Coordinatore: Roberti

Progettazione e sintesi di nuove piccole molecole bioattive da utilizzare sia nella ricerca di lead per lo sviluppo di nuovi agenti di interesse terapeutico che come probes per esplorare i diversi pathway biologici e le funzioni delle proteine target all’interno della cellula (Chemical Biology)

Temi di ricerca del gruppo

I principali temi di ricerca riguardano la progettazione e la sintesi di piccole molecole capaci di modulare l’attività di target molecolari coinvolti nello sviluppo tumorale o nella fibrosi cistica. La progettazione razionale delle nuove molecole viene effettuata in collaborazione con il gruppo di chimica farmaceutica computazionale (Prof. Recanatini).

Le strategie sintetiche applicate prevedono oltre a metodi “classici” un approccio di chimica combinatoria, operando sintesi in parallelo per ottenere piccole librerie di molecole drug-like che sono caratterizzate con tecniche spettroscopiche e spettrometriche. Inoltre vengono effettuate sintesi assistite da microonde nell’ambito di una chimica sostenibile. Particolare attenzione è rivolta a metodologie sintetiche che consentono di preparare in modo rapido ed efficiente collezioni di composti simil-naturali, quali le reazioni multicomponente tra cui le sequenze domino con particolare attenzione a quelle stereochimicamente controllate attraverso l’uso di catalizzatori. Di seguito sono descritti i due progetti principali.

Progettazione e sintesi di inibitori dell’interazione proteina-proteina Rad51/BRCA2.

L’interazione Rad51/BRCA2 è fondamentale per la riparazione dei danni alla doppia elica del DNA (ricombinazione omologa (HR). Dal momento che molti chemioterapici antitumorali causano danni al doppio filamento del DNA, inibire HR può aumentare la sensibilità delle cellule tumorali a questi chemioterapici e ad altri inibitori della riparazione dei danni al DNA, come ad esempio gli inibitori PARP. Olaparib è stato il primo inibitore PARP approvato nel 2014. Diversi trials clinici stanno studiando Olaparib per il cancro al seno e tumori pancreatici con BRCA2 non funzionante. In questi pazienti, inibendo PARP vengono simultaneamente compromessi due meccanismi indipendenti di riparazione del DNA, inducendo così la letalità sintetica e la morte delle cellule tumorali.

I nuovi inibitori Rad51-BRCA2 possono quindi essere studiati come agenti chemiosensibilizzanti in associazione con chemioterapici che danneggiano il DNA o alla radioterapia. In particolare potrebbero compromettere chimicamente il funzionamento di BRCA2 nei pazienti nei quali non è difettoso e in associazione con olaparib innescare una letalità sintetica totalmente generata da molecole di sintesi, aprendo nuove strade alla terapia antitumorale basata su PARP inibitori. Il nuovo paradigma potrebbe anche essere esteso ad altre coppie di geni coinvolti in diversi pathways di letalità sintetica.

Sviluppo di nuovi inibitori dell’ubiquitina-ligasi RNF5 come strategia terapeutica per la Fibrosi Cistica 

La mutazione più frequente nei pazienti con fibrosi cistica è la delezione della fenilalanina 508 (F508del), che causa un blocco nella maturazione della proteina CFTR. Molecole chiamate correttori possono recuperare la proteina F508del-CFTR, agendo direttamente su CFTR oppure modulando altre proteine che influiscono sulla maturazione di CFTR. Di particolare interesse è la ligasi RNF5. Recentemente alcuni ricercatori dell’Istituto G. Gaslini hanno dimostrato che, su modelli cellulari e animali, la soppressione di RNF5 causa il recupero del mutante F508del-CFTR, migliorando il malassorbimento intestinale. Questi dati hanno dimostrato che RNF5 può costituire il bersaglio per lo sviluppo di nuove terapie farmacologiche per la fibrosi cistica. Mediante un approccio di virtual screening (VS) è stata quindi identificata una piccola molecola (inh-2) che ha dimostrato di inibire efficacemente RNF5 ripristinando l’attività del mutante F508del sia in cellule bronchiali umane immortalizzate sia su epiteli bronchiali derivati da pazienti con fibrosi cistica. I nostri obiettivi sono: i) migliorare l’attività di inh-2 modificandone opportunamente la struttura; ii) valutarne l’efficacia nel recupero dell’attività di CFTR su cellule di pazienti e verificare possibili effetti tossici dovuti al loro meccanismo di azione; iii) confermare il ruolo di possibile nuovo bersaglio terapeutico di RNF5.

Membri del Laboratorio

Greta Bagnolini (dottoranda) e-mail: greta.bagnolini3@unibo.it

Irene Brusa (dottoranda) e-mail: irene.brusa2@unibo.it

Progetti di internato

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Pubblicazioni significative

Marinella Roberti, Fabrizio Schipani, Greta Bagnolini, Domenico Milano, Elisa Giacomini, Federico Falchi, Andrea Balboni, Marcella Manerba, Fulvia Farabegoli, Francesca De Franco, Janet Robertson, Saverio Minucci, Isabella Pallavicini, Giuseppina Di Stefano, Stefania Girotto, Roberto Pellicciari, and Andrea Cavalli (2019). Rad51/Brca2 Disruptors Inhibit Homologous Recombination and Synergize with Olaparib in Pancreatic Cancer Cells. EUROPEAN JOURNAL OF MEDICINAL CHEMISTRY, vol. 165, p. 80-92, ISSN: 0223-5234, doi: 10.1016/j.ejmech.2019.01.008.

Falchi, Federico, Giacomini, Elisa, Masini, Tiziana, Boutard, Nicolas, Di Ianni, Lorenza, Manerba, Marcella, Farabegoli, Fulvia, Rossini, Lara, Robertson, Janet, Minucci, Saverio, Pallavicini, Isabella, Di Stefano, Giuseppina, Roberti, Marinella, Pellicciari, Roberto, Cavalli, Andrea (2017). Synthetic Lethality Triggered by Combining Olaparib with BRCA2-Rad51 Disruptors. ACS CHEMICAL BIOLOGY, vol. 12, p. 2491-2497, ISSN: 1554-8929, doi: 10.1021/acschembio.7b00707.

Rupiani S.; Guidotti L.; Manerba M.; Di Ianni L.; Giacomini E.; Falchi F.; Di Stefano G.; Roberti M.; Recanatini M. (2016). Synthesis of natural Urolithin M6, a Galloflavin mimetic as potential inhibitor of Lactate dehydrogenase A. ORGANIC & BIOMOLECULAR CHEMISTRY, vol. 14, p. 10981-10987. DOI: 10.1039/c6ob01977c.

Pizzirani D., Roberti M., Grimaudo S., Di Cristina A., Pipitone R.M., Tolomeo M., Recanatini M. (2009). Identification of biphenyl-based hybrid molecules able to decrease the intracellular level of Bcl-2 protein in Bcl-2 overexpressing leukemia cells. JOURNAL OF MEDICINAL CHEMISTRY, vol. 52, p. 6936-6940. doi: 10.1021/jm900907s.

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