Recensione di pubblicazione da progetto FFC
Quando un “codone di stop prematuro” (messaggio di interruzione precoce della sintesi della proteina derivato da mutazione del DNA a livello di un gene) è presente nella regione del RNA messaggero (mRNA) responsabile della sintesi di una certa proteina, tale sintesi viene interrotta, producendo così, invece della proteina nativa completa, una proteina tronca e inefficiente. Queste mutazioni non senso o stop della proteina Cystic Fibrosis Transmembrane Regulator (CFTR) sono la causa di circa il 10% dei casi di fibrosi cistica.
Un particolare farmaco, chiamato PTC124 o Ataluren, ossia una piccola molecola che interagisce con mRNA è, in molti casi, in grado di promuovere in qualche misura il superamento del codone di stop prematuro, cioè la lettura completa del codice mRNA di quella proteina (azione chiamata read through), e quindi la sintesi della proteina intera e funzionante. Il meccanismo d’azione di PTC124 non è ancora completamente chiaro, come non è ancora stato stabilito in modo preciso quale sia il sito su cui agisce. Questo è un limite notevole, perché rende molto difficile eseguire degli studi per capire come modificare il farmaco per migliorarne l’attività anche verso quei codoni di stop per i quali ha mostrato un effetto ridotto.
Il progetto FFC 1/2014, coordinato da Laura Lentini dell’Università di Palermo, ha tra i suoi obiettivi il disegno e la sintesi di nuove molecole sempre con azione read-through, in grado quindi di superare il messaggio di stop. Grazie a questo progetto, è stato recentemente pubblicato uno studio (1) in cui gli autori eseguono uno screening particolare, chiamato Ligand Based Virtual Screening, per identificare dei composti alternativi a PTC124. Il Virtual Screening è una tecnica computazionale, che fa parte di quelle tecniche sperimentali che utilizzano il computer e la scienza informatica per varie applicazioni. Il Virtual Screening è la tecnica utilizzata per la scoperta di farmaci, attraverso lo screening di speciali librerie di piccole molecole e per identificare quelle strutture che hanno più probabilità di legarsi a un certo target di interesse farmacologico. Il Ligand-Based Virtual Screening si basa sul principio di similarità, consente cioè di fare uno scanner di un certo insieme di molecole, sulla base della struttura di una molecola ligando già nota (molecola cui dovrebbe legarsi la molecola che cerchiamo). Nello studio di cui qui riferiamo (1), l’insieme di molecole utilizzate per la modellizzazione del farmacoforo (tale è chiamata la più piccola unità strutturale di un farmaco responsabile della sua attività biologica) con azione read-through, consiste nel PTC124 e venti suoi analoghi. Dei farmacofori identificati grazie all’analisi computazionale, otto sono poi stati sintetizzati chimicamente. Il composto più attivo è stato poi ulteriormente testato nella sua attività di soppressione della mutazione nonsenso, utilizzando per questo una particolare linea cellulare (cellule epiteliali bronchiali con mutazione stop W1282X).
Complessivamente, questo lavoro rappresenta il primo approccio computazionale sistematico applicato alla progettazione di farmaci a partire dall’esistente PTC124. Lo studio dimostra la possibilità di progettare e ottenere analoghi del PTC124 dotati di uguale o migliore attività (i risultati ottenuti da due studi clinici con Ataluren in malati FC cono stati complessivamente modesti). L’approccio utilizzato appare particolarmente prezioso, data la mancanza di un sito di legame noto del farmaco, cosa che rende difficile l’identificazione di composti con attività simile; inoltre è metodo migliorabile implementando ulteriormente i dati dei composti fino a qui sintetizzati. Si tratta quindi di risultati interessanti che indicano come l’approccio computazionale possa risultare un metodo di particolare validità nella ricerca di nuovi farmaci per il trattamento delle mutazioni stop.
Progetto FFC 1/2014, coordinato da Laura Lentini dell’Università di Palermo, finanziato grazie all’adozione delle Delegazioni FFC di Palermo e di Vittoria- Ragusa-Catania 2.
In the present study (1), supported by FFC Grant No 1/2014, coordinated by Laura Lentini from University of Palermo, authors have decided to run a joint screening, called Ligand-Based Virtual Screening to identify analogous of PTC124 as candidates for treating nonsense CFTR mutations. Ataluren, also known as PTC124, is a 5-(fluorophenyl)-1,2,4-oxadiazolyl-benzoic acid suggested to suppress nonsense mutations by readthrough of premature stop codons in the mRNA. The present work (1) represents the first systematic approach of computer driven drug design applied through the “ligand based virtual screening” of a series of PTC124 analogues. A series of non-acidic analogues of PTC124 were so selected from a large database. Eight of them were synthesized and tested for their readthrough activity using the Fluc reporter harboring the UGA premature stop codon. The most active compound was further tested for suppression of the UGA nonsense mutation in the bronchial epithelial IB3.1 cell line carrying the W1282X mutation in the CFTR gene. Although not presenting an original scaffold, the study demonstrates the possibility of designing and obtaining alternative PTC124 analogues with similar activity. The used approach is particularly valid in the absence of a known biological target, and is iteratively improvable by implementing bioactivity data of the synthesized compounds into the pharmacophoric dataset.
1) Pibiri I, Lentini L, Tutone M, Melfi R, Pace A, Di Leonardo A. Exploring the readthrough of nonsense mutations by non-acidic Ataluren analogues selected by ligand-based virtual screening. Eur J Med Chem. 2016, 122:429-35. doi: 10.1016/j.ejmech.2016.06.048.
