La malattia di Alzheimer (AD) rappresenta la forma più comune di demenza nell’adulto ed è caratterizzata da perdita neuronale, dalla formazione di depositi di peptide b-amiloide (Ab) e da grovigli neurofibrillari. Si stima che solo in Italia ci siano circa 500 mila malati di Alzheimer, più di 18 milioni in tutto il mondo. La patologia presenta un quadro abbastanza complesso in cui diversi fattori (genetici ed ambientali) concorrono nell’insorgenza e nello sviluppo del quadro sintomatico. I farmaci finora approvati per il trattamento sono essenzialmente in grado di migliorare la qualità della vita dei pazienti affetti da forme lievi o moderate di Alzheimer compensando in parte il deficit colinergico senza però interrompere il processo neurodegenerativo. Risulta quindi evidente l’esigenza di esplorare nuovi classi di composti in grado non solo di compensare lo scompenso cognitivo ma anche di interrompere o rallentare la cascata di eventi che portano alla morte neuronale. Naturalmente lo sviluppo di nuovi ed efficaci agenti terapeutici richiede la disponibilità di metodi analitici rapidi che possano permettere di valutare la capacità delle nuove molecole di interagire con specifici target. In particolare, negli ultimi anni, lo studio di inibitori dell’enzima acetilcolinesterasi (AChE) ha guadagnato nuovo interesse, in seguito alla scoperta della sua attività proaggregante su Ab. E’ stato infatti ipotizzato che AChE interagisca con Ab tramite alcuni amminoacidi situati in prossimità del sito periferico e promuova la formazione di fibrille amiloidee [1]. Composti anti-colinesterasici dotati di meccanismo di tipo misto o non competitivo potrebbero quindi rappresentare una nuova opzione terapeutica in quanto dovrebbero essere in grado di contrastare il deficit colinergico (innalzando i livelli di neurotrasmettitore a livello sinaptico) e rallentare la fibrillogenesi e la cascata neurotossica ad essa associata. Scopo del presente studio è stato quindi lo sviluppo di specifiche metodologie per definire il profilo d’azione di nuovi potenziali farmaci. Innanzitutto, allo scopo di valutare rapidamente la attività biologica di una vasta serie di nuovi composti specificatamente disegnati e sintetizzati, è stato sviluppato e caratterizzato un bioreattore di ridotte dimensioni contenente alcuni microgrammi di AChE covalentemente immobilizzata che potesse essere inserito in un sistema HPLC per studi in linea [2]. A tale scopo sono stati valutati diverse matrici e condizioni al fine di ottimizzare la procedura di immobilizzazione e ridurre le interazioni aspecifiche tra matrice e composti testati. Tali sistemi si sono dimostrati validi sia per la determinazione della potenza inibitoria (IC50) sia per la valutazione del meccanismo d’azione di composti noti e di nuove classi di inibitori. Inoltre, per poter valutare la capacità di nuovi composti di inibire l’aggregazione del peptide Ab(1-40) indotta da AChE, è stato ottimizzato e validato un metodo fluorimetrico [3]. Questi studi integrati sono stati applicati allo screening di alcuni nuovi inibitori e hanno permesso di individuare e caratterizzare nuove molecole [4] in grado di agire sia sul sito catalitico di AChE bloccando l’idrolisi del neurotrasmettitore sia sul sito periferico riducendo l’effetto proaggregante dell’AChE su Ab.

METODI ANALITICI INTEGRATI PER LA VALUTAZIONE DEL PROFILO D’AZIONE DI NUOVI FARMACI ANTI-ALZHEIMER.

BARTOLINI, MANUELA;BERTUCCI, CARLO;CAVRINI, VANNI;ANDRISANO, VINCENZA
2004

Abstract

La malattia di Alzheimer (AD) rappresenta la forma più comune di demenza nell’adulto ed è caratterizzata da perdita neuronale, dalla formazione di depositi di peptide b-amiloide (Ab) e da grovigli neurofibrillari. Si stima che solo in Italia ci siano circa 500 mila malati di Alzheimer, più di 18 milioni in tutto il mondo. La patologia presenta un quadro abbastanza complesso in cui diversi fattori (genetici ed ambientali) concorrono nell’insorgenza e nello sviluppo del quadro sintomatico. I farmaci finora approvati per il trattamento sono essenzialmente in grado di migliorare la qualità della vita dei pazienti affetti da forme lievi o moderate di Alzheimer compensando in parte il deficit colinergico senza però interrompere il processo neurodegenerativo. Risulta quindi evidente l’esigenza di esplorare nuovi classi di composti in grado non solo di compensare lo scompenso cognitivo ma anche di interrompere o rallentare la cascata di eventi che portano alla morte neuronale. Naturalmente lo sviluppo di nuovi ed efficaci agenti terapeutici richiede la disponibilità di metodi analitici rapidi che possano permettere di valutare la capacità delle nuove molecole di interagire con specifici target. In particolare, negli ultimi anni, lo studio di inibitori dell’enzima acetilcolinesterasi (AChE) ha guadagnato nuovo interesse, in seguito alla scoperta della sua attività proaggregante su Ab. E’ stato infatti ipotizzato che AChE interagisca con Ab tramite alcuni amminoacidi situati in prossimità del sito periferico e promuova la formazione di fibrille amiloidee [1]. Composti anti-colinesterasici dotati di meccanismo di tipo misto o non competitivo potrebbero quindi rappresentare una nuova opzione terapeutica in quanto dovrebbero essere in grado di contrastare il deficit colinergico (innalzando i livelli di neurotrasmettitore a livello sinaptico) e rallentare la fibrillogenesi e la cascata neurotossica ad essa associata. Scopo del presente studio è stato quindi lo sviluppo di specifiche metodologie per definire il profilo d’azione di nuovi potenziali farmaci. Innanzitutto, allo scopo di valutare rapidamente la attività biologica di una vasta serie di nuovi composti specificatamente disegnati e sintetizzati, è stato sviluppato e caratterizzato un bioreattore di ridotte dimensioni contenente alcuni microgrammi di AChE covalentemente immobilizzata che potesse essere inserito in un sistema HPLC per studi in linea [2]. A tale scopo sono stati valutati diverse matrici e condizioni al fine di ottimizzare la procedura di immobilizzazione e ridurre le interazioni aspecifiche tra matrice e composti testati. Tali sistemi si sono dimostrati validi sia per la determinazione della potenza inibitoria (IC50) sia per la valutazione del meccanismo d’azione di composti noti e di nuove classi di inibitori. Inoltre, per poter valutare la capacità di nuovi composti di inibire l’aggregazione del peptide Ab(1-40) indotta da AChE, è stato ottimizzato e validato un metodo fluorimetrico [3]. Questi studi integrati sono stati applicati allo screening di alcuni nuovi inibitori e hanno permesso di individuare e caratterizzare nuove molecole [4] in grado di agire sia sul sito catalitico di AChE bloccando l’idrolisi del neurotrasmettitore sia sul sito periferico riducendo l’effetto proaggregante dell’AChE su Ab.
Atti del XVII Convegno Nazionale della Divisione di Chimica Farmaceutica della Società Chimica Italiana
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M. Bartolini; C. Bertucci; V. Cavrini; V. Andrisano
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