Identificazione di un inibitore potente dell'anidrasi carbonica attraverso una campagna di riposizionamento computazionale

Il riposizionamento dei farmaci (drug repurposing) rappresenta una valida alternativa alla progettazione de novo, rispetto alla quale offre maggiori probabilità  di successo in tempi ridotti e a costi inferiori. Inoltre, uno dei fattori limitanti nello sviluppo tradizionale del farmaco ਠl'accessibilità  sintetica dei composti; la strategia del riposizionamento consente di aggirare questa difficoltà , svelando nuove potenzialità  terapeutiche per i composti già  a disposizione. Nel mio lavoro di tesi, svolto presso il Molecular Modelling and Drug Design Lab, ho condotto una campagna di riposizionamento con lo scopo di identificare nuovi bersagli terapeutici per una libreria di composti precedentemente sintetizzati all'interno del gruppo di ricerca. A tal fine, ho messo a punto un approccio sistematico applicando ed integrando diversi metodi computazionali. Ho inizialmente effettuato un ligand-based virtual screening utilizzando il programma ROCS (OpenEye) per calcolare la similarità  3D della libreria di riferimento rispetto a composti provenienti dai database DrugBank, ChEMBL e Protein Data Bank (PDB). àˆ noto, infatti, che strutture chimiche simili esibiscono spesso attività  biologiche simili. Questa analisi ha evidenziato un elevato grado di similarità  †" sia in termini di forma molecolare che di pattern chimici †" tra le molecole in esame e numerosi farmaci, composti attivi e ligandi cristallografici depositati nei tre database. L'analisi dei risultati, arricchita da un'accurata ricerca bibliografica, mi ha portato a identificare nell'Anidrasi Carbonica umana (hCA) un possibile target per un composto della libreria. Gli isoenzimi di questa famiglia svolgono un ruolo importante in molti processi fisio-patologici, e sono bersagli di agenti antiglaucoma, diuretici, antiepilettici e antitumorali. In particolare, nel mio progetto di tesi mi sono concentrata sulle isoforme II, IX e XII, di notevole interesse clinico. Successivamente, ho applicato un approccio structure-based per mettere alla prova i risultati ottenuti. Per ognuna delle isoforme di hCA selezionate, ho individuato una struttura cristallografica rappresentativa sulla base della similarità  3D tra il ligando co-cristallizzato ed il candidato al riposizionamento. Ho eseguito quindi esperimenti di docking molecolare con il software GLIDE (Schrà¶dinger) sui recettori scelti, allo scopo di validare le nuove associazioni composto-target. Le pose predette hanno evidenziato una buona complementarietà  sterica ed elettrostatica tra il composto e le proteine, con risultati meritevoli di verifica sperimentale. Pertanto, sono stati effettuati saggi biologici in vitro sulle diverse isoforme di hCA, ed ਠstata rilevata una costante di inibizione basso-nanomolare e una significativa selettività  per hCA II per il composto investigato. Il composto ਠstato ulteriormente caratterizzato mediante risoluzione cristallografica a raggi X in complesso con hCA II. Nella parte finale del mio lavoro di tesi ho quindi potuto analizzare la struttura cristallografica cosଠottenuta, ricavando informazioni utili per una futura ottimizzazione.