Derivati benzotiazolici quali nuovi inibitori di enzimi folato dipendenti ad azione antitripanosomatidica

L'Organizzazione Mondiale della Sanità  stima in pi๠di 3 miliardi le persone a rischio di contrarre malattie parassitarie come la Tripanosomiasi Africana, il Morbo di Chagas o le Leishmaniosi. I farmaci attualmente in uso presentano numerose limitazioni a causa della loro tossicità , efficacia, costo e insorgenza di resistenze. Si avverte, percià², la necessità  di nuovi farmaci efficaci per trattare queste patologie. I tripanosomatidi sono auxotrofi per i folati e hanno evoluto un complesso meccanismo di recupero e riutilizzo di substrati a struttura pteridinica. L'enzima diidrofolato reduttasi (DHFR) rappresenta un target fondamentale in quanto serve per la sintesi dell'acido tetraidrofolico, essenziale per il funzionamento di proteine coinvolte nella replicazione cellulare. La DHFR rappresenta un bersaglio importante per la terapia contro la malaria, e puಠessere interessante anche per infezioni da tripanosomatidi se non si avesse un rapido sviluppo di resistenza a causa della sovraespressione della Pteridina Reduttasi-1 (PTR1). Costitutivamente, la PTR1 ਠcoinvolta nella riduzione delle biopterine e solo per il 10% dell'acido folico, ma la sua sovraespressione garantisce sufficiente apporto di tetraidrofolato per la sopravvivenza del parassita. La simultanea inibizione di entrambi gli enzimi da parte di molecole ad attività  duale o in combinazione con inibitori noti della DHFR, puಠrappresentare una valida strategia farmacologica. Il gruppo di ricerca presso il quale ho condotto questo lavoro di tesi si occupa di identificare nuovi inibitori della PTR1. Alcuni di questi composti, a struttura tiazolica, hanno mostrato costanti di inibizione (Ki) minori di 10 µM nei confronti degli enzimi target, un'elevata specificità  in vitro rispetto agli enzimi umani ed una buona attività  antiparassitaria in combinazione con la pirimetamina. Scopo di questo lavoro di tesi sperimentale in Biotecnologie Mediche e Farmaceutiche ਠla progettazione, sintesi e valutazione biologica di nuovi derivati a struttura benzotiazolica quali inibitori dell'enzima PTR1, al fine di implementarne il profilo di inibizione enzimatica e antiparassitario oltre che di tossicità  ADME. I composti di nuova sintesi devono aderire al Target Product Profile, cioਠal profilo previsto per ottenere un composto con le caratteristiche attese per passare dalla fase di hit (composto iniziale) alla fase di lead (composto attivo su pi๠specie di parassita). Attraverso lo studio delle strutture cristalline, del sito catalitico ed un'analisi dei dati di attività  di composti simili, sono stati progettati nuovi derivati del 2-amino-benzotiazolo mediante metodiche computazionali semplici al fine di valutarne semi-quantiativamente l'affinità  di legame al sito catalitico. I composti con lo score migliore sono stati selezionati e 34 nuove molecole sintetizzate e caratterizzate. Tutti i composti sono stati testati al fine di valutare l'inibizione delle PTR1 parassitarie, il profilo ADME e la specificità  verso enzimi umani off-target folato-dipendenti (hTS e hDHFR). I migliori composti hanno mostrato Ki<10 ï�­M e, da studi in vitro, un tollerabile profilo ADME. Tutte le molecole sintetizzate sono state inoltre saggiate come agente singolo e in combinazione con metotrexato rivelando buona attività  antiparassitaria, selettività  e sinergismo verso T. brucei. Delle nuove molecole, infine, 2 sono state cristallizzate in complesso ternario con TbPTR1-NADPH. Il modo di binding osservato nelle strutture cristalline rispecchia i risultati ottenuti dallo studio computazionale. Da questa indagine emerge come queste molecole a struttura non-folato simile aderiscono al profilo di TPP e rappresentano candidati promettenti per lo sviluppo di farmaci antiparassitari. Questo lavoro di tesi si inserisce all'interno del progetto NMTrypI (progetto n°603240) supportato finanziariamente dall'Unione Europea nell'ambito del Settimo Programma Quadro. www.nmtryi.eu