In vitro and in vivo antitumor activity of new choline kinase inhibitor: a pharmacological strategy for breast cancer and leukemia treatment.

L’enzima colina chinasi α (ChoKα) catalizza la fosforilazione della colina in fosfocolina nel primo step del Kennedy pathway che porta alla biosintesi dei fosfolipidi di membrana. Negli ultimi anni l’overespressione e/o iperattivazione dell’enzima ChoKα sono state descritte in diverse neoplasie, dove correlano con una peggior prognosi oltre che ad un’aumentata invasività e resistenza alle comuni terapie oncologiche. Dunque, per la sua rilevanza in campo oncologico, quest’enzima è recentemente diventato oggetto di interesse per lo sviluppo di inibitori selettivi. In questa tesi di Dottorato viene identificato l’inibitore simmetrico di ChoKα più promettente all’interno di una serie di nuovi composti disegnati e sintetizzati dal gruppo della Prof.ssa Lopez-Cara dell’Università di Granada, Spagna. Il potenziale terapeutico del composto selezionato è stato comparato con i due inibitori simmetrici di ChoKα di riferimento descritti in letteratura e valutato in due diversi contesti tumorali. Inoltre, il nuovo inibitore di ChoKα è stato usato per descrivere per la prima volta l’alterato metabolismo della colina nei tumori ematologici. Il composto EB-3D (riportato anche con il nome di composto 10a) è stato selezionato come migliore inibitore simmetrico di ChoKα. La struttura cristallografica di EB-3D in complesso con l’isoforma ChoKα1 (PDB ID: 5FTG) rivela che il composto si colloca nella tasca contenente il sito di legame della colina inibendo così ChoKα1 con IC50 di 1.00 ± 0.01 μM. EB-3D riduce drasticamente la proliferazione cellulare in un pannello di linee tumorali con GI50 che variano da 27 a 110 nM per i tumori solidi e da 0.9 a 479 nM per i tumori ematologici. EB-3D inoltre inibisce la formazione di fosfocolina e, in generale, riduce la quantità dei composti contenenti colina nelle cellule trattate. Nella linea cellulare di tumore mammario triplo negativo MDA-MB-231, EB-3D induce un blocco del ciclo cellulare nella fase G0/G1 innescando il processo della senescenza cellulare. EB-3D inoltre potenzia l’effetto antitumorale del cisplatino e interferisce sia sulla migrazione che sull’invasione di questa linea cellulare altamente metastatica. Infine, la somministrazione per via intraperitoneale di EB-3D nel modello murino singenico ortotopico EO771-C57BL/6 ha portato ad una significativa riduzione della massa tumorale e alla riduzione della formazione di metastasi polmonari. Complessivamente, questi dati rivelano il potenziale antitumorale e antimetastastico del nuovo inibitore di ChoKα EB-3D nella forma più aggressive di tumore al seno. Parallelamente, in questa tesi viene descritto per la prima volta che diverse linee cellulari di leucemia linfoblastica acuta di tipo T (T-ALL) esibiscono elevati livelli di ChoKα rispetto ai linfociti sani. EB-3D induce anche in questo caso l’arresto del ciclo cellulare in fase G0/G1 e, contrariamente a quanto osservato nelle cellule di tumore mammario, innesca l’apoptosi in modo rapido e irreversibile. EB-3D modula inoltre il pathway di AMPK-mTOR portando all’inattivazione degli effettori finali coinvolti nella sintesi proteica e nella progressione del ciclo cellulare. Infine, EB-3D sinergizza con L-asparaginasi, con incremento dell’apoptosi cellulare. Concludendo, questi risultati dimostrano che ChoKα può essere considerato un nuovo target terapeutico per le leucemie acute linfoblastiche e giustificano l’ulteriore sviluppo dell’inibitore EB-3D.