Thymidylate synthase dimer disrupters induce DNA damage, halt cell growth, overcome drug resistance in colorectal cancer

ABSTRACT BACKGROUND La timidilato sintasi (TS) è un importante bersaglio per la chemioterapia del cancro. Le cellule selezionate per un'elevata attività della proteina TS presentano una bassa sensibilità agli agenti chemioterapici mirati alla TS (5-FU e pemetrexed) e mostrano una resistenza incrociata ad altri chemioterapici (ad esempio, oxalilplatino). Ciò causa il fallimento della terapia nel 30% dei pazienti. Per prevenire/ritardare la resistenza indotta dal trattamento, sono necessarie nuove strategie terapeutiche. In risposta a questa esigenza, proponiamo un nuovo paradigma di inibizione della TS costituito da piccole molecole, come l'E7, che hanno come bersaglio l'interfaccia del dimero dell'enzima e favoriscono la dissociazione del dimero cataliticamente attivo verso i monomeri inattivi (Ddis). I Ddis sono attivi in vivo contro modelli di cancro al pancreas. IPOTESI La progettazione computazionale e la conseguente modifica strutturale dell'E7 consentono di sintetizzare nuovi Ddis con proprietà molecolari migliorate e una migliore farmacocinetica e attività antitumorale in vivo. 2. Prendendo di mira l'hTS e favorendo la sua degradazione proteasomica, i Ddis arrestano la sintesi del DNA, causano danni al DNA e innescano l'apoptosi, con conseguente inibizione della crescita delle cellule tumorali.3. Le combinazioni dei Ddis con i monomeri inattivi sono attive contro i modelli di cancro al pancreas. La combinazione dei Ddis con agenti mirati al danno al DNA può contrastare la resistenza ai farmaci. OBIETTIVI 1. rivelare le caratteristiche strutturali e meccanicistiche dell'interazione Ddis:TS.2. migliorare la loro potenza e le loro proprietà molecolari, per una farmacocinetica in vivo più favorevole. 2. chiarire il legame tra la rottura del dimero TS e la sua degradazione proteasomica da un lato e la risposta al danno al DNA dall'altro. 3. dimostrare la capacità dei Ddis di arrestare lo sviluppo della farmaco-resistenza quando somministrati in combinazione con farmaci mirati al danno al DNA. 4. ottenere informazioni sull'efficacia dei Ddis di nuova sintesi in modelli CRC in vivo. Il WP1 è dedicato alla progettazione e alla sintesi di nuovi Ddis; il WP2 valuterà il loro effetto sulle cellule tumorali, identificando così i loro bersagli intracellulari e gli off-target, e sui tumori dei pazienti (dopo il trattamento con 5FU). Il WP3 studierà gli effetti dei Ddis sul danno al DNA, sull'apoptosi, sulla stabilità delle proteine TS e simili. WP4 si concentrerà sulle combinazioni di Ddis con altri farmaci antitumorali, con l'obiettivo di diminuire l'emergenza della resistenza ai farmaci WP5 si concentrerà sulla farmacocinetica e sull'efficacia dei Ddis in modelli animali CRC PDX. RISULTATI ATTESI 1. identificazione di almeno 2 Ddis con profili adatti per essere avviati a studi preclinici avanzati in vivo. 2. identificazione di due nuovi Ddis attivi contro un bersaglio validato come la TS e, riducendo definitivamente i suoi livelli cellulari, in grado di arrestare lo sviluppo della resistenza ai farmaci. IMPATTO SUL CANCRO -scoperta di una nuova classe di Ddis che, dissociando il dimero dell'enzima, ne riducono i livelli intracellulari e portano all'apoptosi inducendo una risposta al danno al DNA; -proposta di combinazioni di Ddis ad azione sinergica con farmaci che mirano al danno al DNA, aumentandone così l'efficacia e riducendone le dosi. -prova che queste combinazioni sono in grado di arrestare la resistenza ai farmaci del CRC; -fornisce nuovi indizi contro il CRC con promettenti proprietà biologiche da sviluppare ulteriormente in un futuro In prospettiva, questo insieme di lavori dovrebbe portare a un risparmio dei costi della terapia, a una diminuzione degli effetti collaterali e a un miglioramento della qualità di vita del paziente, con una guarigione e un ritorno alla vita attiva più rapidi e i corrispondenti vantaggi economici generali.