Radiotraccianti con struttura a base di curcumina come strumenti di diagnosi in tomografia ad emissione di positroni

Nel 2016 l'Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS) ha riportato la malattia di Alzheimer (AD) e il cancro colorettale (CRC) tra le principali cause di morte. L'AD è la forma più comune di demenza e si stima che il numero di persone affette da AD debba triplicare tra il 2010 e il 2050. Parallelamente all'AD, il CRC è il terzo tumore più diagnosticato e la quarta causa di morte per cancro nel mondo. Solo grazie allo sviluppo di strategie efficaci, in grado di identificare precocemente queste patologie mortali, le vite possono essere salvate e i costi di assistenza personali, sociali ed economici essere ridotti. Questo rappresenta l’obiettivo di questa tesi di dottorato: la progettazione di radiotraccianti a base di curcumina per la diagnosi precoce di CRC e AD mediante tomografia a emissione di positroni (PET). Questo lavoro inizia considerando la capacità della curcumina di interagire con le cellule tumorali del CRC, innescando il loro processo di apoptosi. Inoltre, la curcumina ha un’elevata affinità e capacità di disgregazione contro le fibrille Aβ1-40 coinvolte nell'AD. Queste capacità ci hanno suggerito di utilizzare la curcumina, e i suoi derivati, come targeting vector (TV) nella progettazione di leganti bifunzionali, dove il chelante è deputato a coordinare il radionuclide. Per trovare il migliore TV è stato eseguito lo screening di diversi curcuminoidi con test in vitro sulle celle tumorali HCT116 e sulle fibrille Aβ1-40. Sono stati considerati anche la stabilità in condizioni fisiologiche, le condizioni di sintesi e le rese di reazione. Tra tutti i composti attivi, sono stati selezionati la curcumina (C21) e il suo derivato senza gruppi metossilici (C31). I loro derivati pirazolici PC21 e PC31 sono stati inclusi nello studio, poiché l'anello pirazolico consente l'inserimento del chelante direttamente sull'eterociclo, invece che sugli anelli aromatici periferici come nel caso di C21 e C31. I chelanti selezionati sono DOTA, NODAGA, Cyclam, DATA e AAZTA. In particolare, tutti i leganti, ad eccezione di quello con il Cyclam, sono stati marcati con gallio-68. Tutti i leganti basati sul chelante AAZTA sono stati marcati anche con scandio-44. Il legante contenente NODAGA come chelante è stato anche testato con fluoro-18 come [Al-18F], mentre quello con Cyclam con rame-64. Prove preliminari di radiomarcatura hanno rivelato che DOTAC21, NODAGAC21, AAZTA31, AAZTAPC21 e AAZTAPC31 risultano promettenti per studi di marcatura più approfonditi. Pertanto, sono state eseguite su questi leganti analisi NMR e LC-MS (ESI). Inoltre, i complessi di natGa-DOTAC21, natGa-NODAGAC21, natSc-AAZTA31, natSc-AAZTAPC21 e natSc-AAZTAPC31 sono stati sottoposti ad esperimenti di frammentazione in ESI-Ion Trap. I complessi puri radioattivi sono stati testati in PBS e siero umano (HS) per un periodo compatibile con scopi diagnostici. Tutti i complessi caldi sono risultati stabili durante i test in vitro. La lipofilicità dei radio-composti è stata misurata a pH 7 in HPLC. Il logD più alto è stato ottenuto per 68Ga-DOTAC21, il cui valore era vicino a 2,5, rendendo questo complesso il candidato più promettente per gli studi in vivo. Guardando l'analisi PET/TC, il tumore era chiaramente visibile dopo un’ora dall'iniezione (rapporto tumore-muscolo (T / M) di 1,91 ± 0,47 (n = 3)). Questo risultato è stato confermato dagli esperimenti di biodistribuzione ex vivo. L'assorbimento nel cervello è risultato trascurabile, il che suggerisce che 68Ga-DOTAC21 non sia in grado di attraversare la barriera emato-encefalica (BEE). Sfortunatamente, questa scoperta preclude l'applicazione di 68Ga-DOTAC21 come radiotracciante per la diagnosi di AD. L'impossibilità di superare BEE di 68Ga-DOTAC21 può essere ragionevolmente estesa a tutti gli altri composti.