Study of the mechanism of action of new molecules endowed with antitumoral activity

Nelle cellule eucariotiche i microtubuli costituiscono un elemento cruciale nella regolazione di molteplici processi cellulari, tra cui la proliferazione, la formazione del fuso mitotico, il mantenimento della forma cellulare, la regolazione della motilità, il signaling cellulare, i processi di secrezione e trasporto intracellulare. Il ruolo fondamentale di tale struttura citoscheletrica nella progressione mitotica e di conseguenza nella proliferazione cellulare rende i microtubuli un ottimo target per la terapia antitumorale. Molti composti aventi struttura chimica differente sono in grado di legare il sistema tubulina-microtubuli, alterandone la polimerizzazione e la dinamica, in particolare durante la fase mitotica del ciclo cellulare, destabilizzando l'organizzazione del fuso mitotico, ritardando o bloccando la transizione metafase-anafase. In questo studio è stata valutata l'attività antiproliferativa di sette serie di nuovi inibitori della polimerizzazione della tubulina, derivati da 3 classi di composti che legano i microtubuli a livello del sito di legame della colchicina: combretastatina-A4, calconi e pirrolochinolinoni. In particolare, è stato studiato in modelli in vitro e in vivo l'effetto di tali inibitori sulla polimerizzazione della tubulina, sul ciclo cellulare e sull'attivazione dell'apoptosi per la descrizione di un possibile meccanismo d'azione. I composti testati hanno mostrato attività antiproliferativa comparabile o superiore rispetto ai composti di riferimento. Per quanto riguarda il meccanismo d'azione, in generale, l'interazione di tali composti con la tubulina induce un blocco del ciclo cellulare in fase G2/M con l'aumento dell'espressione della ciclina B1 e la fosforilazione di Cdc25c. Tale arresto della progressione mitotica porta all'attivazione del processo apoptotico in modo tempo- e concentrazione- dipendente con la attivazione di caspase-3, il taglio proteolitico di PARP e la riduzione delle proteine Bcl-2 antiapoptotiche. Inoltre, alcuni composti hanno mostrato elevata efficacia nell'indurre citotossicità in cellule tumorali multidrug resistant, esprimenti la licoproteina-P e le pompe di efflusso MDR, resistenti a chemioterapici quali vinblastina, doxorubucina e tassolo. Esperimenti preliminari, svolti in modelli murini di xenotrapianto, hanno mostrato una significativa riduzione della crescita tumorale, suggerendo una possibile applicazione clinica per alcuni dei composti studiati.