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OR4: RICOLLOCAZIONE DEGLI ESTRATTI E OTTIMIZZAZIONE FARMACEUTICA
Attività 4.1: Saggi farmacologici sugli estratti
L’analisi delle attività biologiche degli estratti sarà condotta mediante verifiche in vitro su colture cellulari nonché su batteri per la determinazione di attività antimicrobiche. L’analisi degli effetti biologici potrà quindi essere filtrata al fine di isolare le attività di singoli composti bioattivi. Saranno selezionati e purificati composti da analizzare ulteriormente per l’effetto specifico su vie metaboliche e/o di trasduzione del segnale cellulare fino all’identificazione di potenziali proteine/enzimi bersaglio. La specificità
dell’effetto potrà quindi essere valutata su proteine bersaglio prodotte come ricombinanti in termini di affinità per il sito attivo ed in termini di struttura del complesso. In parallelo, il potenziale anti-tumorale dei composti isolati dagli estratti sarà valutato attraverso saggi biochimici e funzionali volti a verificarne gli effetti sull’attività del signaling di Notch ed Hedgehog, che rivestono grande importanza nel sostenere l'autorinnovamento di cellula staminali tumorali, e sulla proliferazione in contesti cellulari Notch- o Hedgehog-dipendenti.
Attività 4.2: Drug repositioning e drug discovery
Al fine di ottimizzare attività e selettività dei composti selezionati dallo screening iniziale, sarà progettata e sintetizzata una serie di analoghi strutturali di questi ultimi e attraverso studi di relazione struttura-attività saranno sviluppati composti di derivazione con potenziate attività rispetto agli scaffolds di partenza. Verranno adottate le più moderne tecniche di chimica computazionale che permetteranno di analizzare e sfruttare simultaneamente un’enorme mole di dati e informazioni al fine di esplorare i possibili bersagli terapeutici per le molecole d’interesse. Infatti, uno dei principali vantaggi dell’utilizzo di approcci computazionali è proprio quello legato ad aspetti di eco-sostenibilità. L’utilizzo degli approcci in silico consente un risparmio notevole in termini di sprechi di risorse e di tempo, in quanto riduce il numero di composti da testare in laboratorio e risulta fondamentale per guidare i processi sintetici. Le tecniche in silico permetteranno di valutare l’affinità tra molecole potenzialmente attive provenienti dalle acque di
vegetazione e le strutture recettoriali identificate come potenziali target compatibili. I test in silico impiegheranno tecniche structure-based, come il docking molecolare e lo screening farmacoforico, e tecniche ligand-based. Inoltre, a queste tecniche verrà affiancata una strategia più moderna basata sull’utilizzo di campi di interazioni molecolari (Molecular Interaction Field - MIF), che consentiranno un’ulteriore conferma di compatibilità tra due partner molecolari. Saranno sintetizzati dei candidati più promettenti, in termini di selettività e di profilo ADME-T adeguati, secondo moderni approcci di green chemistry, ossia tecniche mirate alla minimizzazione della produzione di sostanze tossiche e all’ottimizzazione di processi legati al loro smaltimento. Pertanto, questa fase consisterà nel disegno di processi, che garantiranno una produzione controllata anche degli scarti di
reazione, riducendone la quantità e la tossicità. Si utilizzeranno delle reazioni organometalliche basate sui principi della chimica sostenibile, al fine di mettere a punto delle procedure sintetiche volte alla preparazione dei composti biologicamente attivi. I precursori impiegati saranno sia di origine sintetica (composti alogenati, alcheni sostituiti e derivati dell’acido boronico) che metabolica da matrice batterica. Saranno sviluppate e ottimizzate, in accordo con i principi della chimica sostenibile, metodologie sintetiche basate su quattro reazioni Pd-catalizzate (Heck, Suzuky-Miyaura, Sonogashira e Buchwald-Hartwig). Pertanto, questa fase consisterà nel disegno di processi, che garantiranno una produzione controllata anche degli scarti di reazione, riducendone la quantità e la tossicità.