Leads ad Attività Antimalarica di Origine Naturale: Isolamento, Ottimizzazione e Valutazione Biologica

La malaria, una patologia infettiva causata da protozoi del genere Plasmodium, è una comune causa di morte in Africa ed in altri paesi tropicali: ogni anno 300-500 milioni di persone si ammalano di malaria e 1-3 milioni ne muoiono. In anni recenti è stato registrato un preoccupante aumento nel numero di casi mortali, principalmente dovuto alla diffusione di ceppi multi-resistenti di Plasmodium. E' stato stimato che circa metà della popolazione mondiale è attualmente a rischio di infezione di malaria e per questo la lotta alla malaria è una delle massime priorità dell'OMS. Nonostante diversi anni di tentativi, un efficace vaccino contro la malaria non è stato ancora trovato, probabilmente a causa dell'elevato numero di differenti ceppi che causano la patologia. Un moderato ottimismo è stato recentemente suscitato dal vaccino RTS,S, in fase III nel 2009, ma la cui potenziale efficacia protettiva è stata stimata non superiore al 30%-40%. ( N. Engl. J. Med., 2008, 359, 2599). D'altro canto, gli impressionanti progressi nel campo della genetica hanno consentito di sequenziare il genoma di Plasmodium falciparum e dell'insetto vettore e ciò ha messo in evidenza una serie di potenziali target per prevenire e/o trattare la malattia. Infatti, la terapia farmacologica è stata in passato, e tuttora rimane, la risposta migliore che i ricercatori abbiano proposto contro la malaria. Il presente progetto di ricerca si propone di coordinare ed integrare l'attività di ricerca di cinque gruppi accademici italiani attivamente impegnati nel campo della ricerca sulla malaria. L'obiettivo finale del progetto è di identificare molecole innovative che agiscano da agenti antimalarici, usando sostanze naturali come punto di partenza. Sono già stati identificati i seguenti promettenti composti guida, che agiscono a differenti stadi del ciclo vitale del parassita e sono potenzialmente utilizzabili in combinazione con farmaci nuovi e noti. Tutti questi leads sono stati ottenuti da diverse fonti naturali ed hanno diverse origini biogenetiche. a) Il lead plakortina, un polichetide 1,2-diossanico estratto dalla spugna Plakortis simplex, possiede una potente attività antimalarica in vitro contro ceppi resistenti di Plasmodium falciparum, ed assenza di citotossicità. Una serie di analoghi naturali e semisintetici della plakortina sono già stati prodotti ed hanno fornito informazioni sui requisiti strutturali per l'attività antimalarica di questi composti. Questo lavoro sarà continuato per analizzare ulteriormente il meccanismo d'azione dei derivati della plakortina e per ottimizzare l'attività antimalarica degli endoperossidi correlati alla plakortina attraverso semi-sintesi e sintesi totali. b) Il lead (+) acido usnico, da Xanthoparmelia somloensis, ha mostrato un'eccellente attività su epatociti infetti e sono state già individuate semplici modificazioni chimiche che migliorano il profilo antimalarico in vitro. c) Derivati della statina agiscono da inibitori delle plasmepsine, interferendo così con la degradazione dell'emoglobina, un passaggio chiave per la sopravvivenza del plasmodio. La pepstatina A, un peptide isolato da diverse specie di Streptomyces inibisce le plasmepsine a dosi nM. Una serie di derivati della statina già progettati superano i problemi farmacocinetici, agiscono contro il plasmodio a concentrazioni nM e sono caratterizzati da bassa tossicità contro i fibroblasti umani. Questa ricerca sarà proseguita con lo scopo di ridurre il peso molecolare del double drug e di ridurre i costi della sintesi. Inoltre, le molecole ottenute saranno analizzate attraverso tecniche NMR per investigare la loro interazione con le plasmepsine e guidare la futura progettazione. Le Unità UNINA, UNIMI ed UNINA2 si propongono di ottimizzare le attività di questi leads attraverso l'isolamento di analoghi, la semi-sintesi di analoghi, la sintesi totale di analoghi e l'accoppiamento con altre molecole. Queste Unità lavoreranno in stretta collaborazione con UNIMI, UNICAM ed UNITO che forniranno dati sull'attività in vitro, sulla citotossicità, sull'interazione con specifici target molecolari (ad es. attraverso l'analisi delle conseguenze biochimiche di un meccanismo pro-ossidante), sull'attività in vivo e sulla possibilità di usare tali sostanze in combinazione con farmaci noti. Le informazioni farmacologiche/biologiche da parte di queste Unità saranno essenziali per guidare il lavoro dei chimici ed indirizzare l'ottimizzazione dei leads. La collaborazione e l'integrazione fra i gruppi di questo progetto è basata su una serie di collaborazioni scientifiche già avviate, che derivano anche dalla partecipazione a precedenti progetti di ricerca. Inoltre, tutti i gruppi partecipanti al progetto sono membri dell'"Italian Malaria Network" creato per coordinare e stimolare la ricerca contro la malaria in Italia.