Development of new Rac1 inhibitors as potential pharmacological agents for the treatment of cardiovascular diseases: from identification to in vivo study

Osservazioni sperimentali e cliniche hanno documentato il ruolo della proteina G monomerica Rac1 in numerosi eventi coinvolti nelle patologie cardiovascolari. L'obiettivo di questo studio ਠstato quello di identificare nuove classi d'inibitori di Rac1 come strumento farmacologico per studiare il ruolo di questa proteina in tali patologie. Partendo da un nostro precedente lavoro in cui erano state identificate 5 nuove classi di inibitori di Rac1, mediante un approccio computazionale, sono state selezionate 57 nuove entità  chimiche caratterizzate da un nucleo 3-aril-1H-pirazol-5-carboxamide la cui capacità  d' inibire l'attività  di Rac1 ਠstata valutata mediante saggio G-LISA. I composti 3, 4, 5, 11 e 21 sono risultati essere i pi๠potenti nell' inibire selettivamente l'attivazione di Rac (IC50 =4.4-29.1?M). Un' altra metodica per andare ad identificare nuovi inibitori di Rac1 ha previsto il disegno di nuove entità  chimiche partendo da un precedente modello 3D che descrive il complesso tra la proteina Rac e il composto NSC23766, primo inibitore di Rac descritto in letteratura. Da questo studio, una serie di derivati basati su uno scaffold 2-ammino-3-(phenylsulfanyl) norbornano-2-carbossilato sono stati sintetizzati per le prove farmacologiche. Tali composti, in particolare il composto 13, sono caratterizati da una maggior potenza ed efficacia nell'inibire l'attività  di Rac1 con una IC50 di 2,5 ?M e una riduzione del 75% dei livelli intracellulari Rac-GTP. Inoltre, questi composti hanno dimostrato di essere selettivi per Rac senza influenzare l'attività  di RhoA, proteina omologa di Rac. Da questa prima parte dello studio in cui sono stati identificati nuovi inibitori di Rac il composto 4 ਠrisultato il miglior candidato in quanto possiede una buona IC50=8,7?M e caratterizzato da una buona curva dose-risposta e selettivà . In cellule muscolari lisce (CML) trasfettate con plasmidi che esprimono 3 tipi di GEF quali Tiam1, TrioN, e VAV2 costitutivamente attivi, trattate con il composto 4, si ਠosservata una riduzione dei livelli di Rac-GTP. Inoltre il composto 4 ha inibito la produzione di specie superossido dell'ossigeno in monociti umani freschi (IC50=1nM), questo aspetto indica come, inibendo Rac, si abbia una potente attività  antiossidante. Il composto 4 ha inoltre inibito la migrazione di CML stimolate con PDGF-BB (IC50=5,8 ?M). In studi di farmacocinetica e farmacodinamica del composto 4 in topi C57BL/6 al dosaggio di 50 e 100 mg/kg al giorno si ਠosservata una Cmax di 925 ng/ml dopo 1h dall'ultima somministrazione i.p. del composto al dosaggio di 50 mg/Kg al giorno con una riduzione del 35% dei livelli di Rac1-GTP in omogenati cardiaci, mentre al dosaggio di 100mg/kg al giorno si ਠosservata una Cmax di 2050 ng/ml dopo 3h con una riduzione del 98%. In questo studio abbiamo quindi identificato un nuovo inibitore selettivo di Rac in grado di interferire con la migrazione cellulare e mostrando attività  antiossidante, evento chiave per lo sviluppo d'ipertrofia cardiaca. In futuro, queste classi di composti saranno testate nel modello d'ipertrofia cardiaca caratterizzato nel presente lavoro per valutare il ruolo di Rac1 in questa patologia.