Il danno polmonare nei malati di fibrosi cistica (FC) è relazionabile alle infezioni batteriche ed, in particolare, a quella di Pseudomonas aeruginosa (Pa). La reazione infiammatoria determinata dalla presenza di questo patogeno opportunista nelle vie aeree dei pazienti di FC si riflette in una produzione abnorme di citochine pro-infiammatorie (molecole che attivano l’infiammazione dei tessuti), quale l’interleuchina 8 (IL-8). La produzione di IL-8, come peraltro avviene in altre situazioni sia fisiologiche che patologiche, è innescata dall’ attivazione di una molecola “chiave” nei processi infiammatori, il regolatore NF-kB. IL-8, poi, è un potente mediatore dell’infiammazione che agisce da molecola-richiamo per i leucociti polimorfo-nucleati (PMN), una popolazione cellulare deputata alla difesa dei tessuti dagli agenti patogeni. Questo meccanismo di difesa, potenzialmente benefico, diventa deleterio quando, come nel caso dell’infezione da Pa, la reazione infiammatoria non viene opportunamente spenta da processi molecolari attivati dallo stesso organismo ospite. Nel caso dell’infezione di Pa, i PMN richiamati da IL-8 ostruiscono le vie aeree, dove rilasciano ulteriori mediatori dell’infiammazione. Si innesca, in questo modo, un circolo vizioso che si autoalimenta e che porta inevitabilmente ad un drastico declino funzionale dell’attività polmonare. La ricerca di terapie antinfiammatorie scaturisce, quindi, dall’esigenza di calibrare con un farmaco la reazione infiammatoria fuori-controllo, indotta da Pa e che l’organismo non riesce a contenere.
Un gruppo di ricercatori delle Università di Padova e di Ferrara da tempo sono impegnati nella ricerca del miglior “bersaglio” molecolare su cui applicare un approccio anti-infiammatorio nell’ambito della FC. Due progetti finanziati da Fondazione Ricerca FC (Progetti FFC#2/2010 e FFC#1/2012), hanno offerto nuovo sviluppo a questa ricerca e consentito i risultati che qui commentiamo
Nel corso di studi precedenti, questi gruppi di ricerca hanno identificato una classe di composti organici di origine naturale, gli psoraleni, già impiegati in clinica, nell’ambito di patologie come la psoriasi, come molecole in grado di interferire con l’attivazione di NF-kB ed in particolare con la capacità di questa molecola di stimolare la produzione di IL-8. Questo risultato scaturisce da un lungo e coerente studio, testimoniato da varie pubblicazioni, in cui questi ricercatori, con il sostegno finanziario della FFC, integrando tecniche bioinformatiche e di biologia molecolare e cellulare, hanno riportato che alcuni derivati degli psoraleni possono fisicamente legarsi a NF-kB e bloccare la capacità di questa molecola di interagire con la sequenza di DNA che determina la produzione di IL-8.
In un ultimo studio, appena pubblicato (1), il gruppo della prof. Chilin ha implementato questa linea di ricerca introducendo nuove e più sofisticate tecniche che sfruttano sia le conoscenze bioinformatiche che l’uso di moderne tecnologie volte alla caratterizzazione delle relazioni struttura-attività quantitative della molecola in esame e del suo ligando. Applicando queste tecnologie, sempre validate ed associate a studi di biologia molecolare e cellulare, i ricercatori hanno caratterizzato a livello molecolare quelle porzioni della molecola di NF-kB implicate nella interazione con un nuovo gruppo di derivati degli psoraleni, sintetizzati nell’ambito dello stesso studio. Questo approccio sperimentale ha, infine, portato all’identificazione di una nuova molecola basata su di una razionale modificazione dello psoralene, il composto “29”, in grado di bloccare efficacemente l’attivazione di NF-kB e la produzione di IL-8 in linee cellulari umane che portano una delle mutazioni geniche implicate nello sviluppo della FC. Questo studio è un esempio proficuo dell’integrazione armonica di competenze differenti condotte con estremo rigore: quella dei bioinformatici e degli esperti di modellistica molecolare che ragionano in termini di algoritmi e di matematica e quella più pragmatica dei biologi, abituati a leggere i risultati del “bancone” derivanti dalla risposta delle cellule a determinati stimoli. La strategia sperimentale che ha condotto all’identificazione del composto “29”, come promettente molecola nel contesto della terapia anti-infiammatoria della FC, si inserisce nella “progettazione razionale di molecole bio-attive” e potrebbe essere un inizio per la progettazione di molecole con maggiore affinità/attività al bersaglio. Tuttavia, sebbene molto promettente, bisogna considerare che questo è un primo passaggio di una lunga serie di prove che questa molecola bio-attiva, non ancora farmaco, dovrà sostenere, prima di dimostrare la sua validità in campo clinico.
1) Marzaro G, Guiotto A, Borgatti M, Finotti A, Gambari R, Breveglieri G, Chilin A. 2013. Psoralen Derivatives as Inhibitors of NF-κB/DNA Interaction: Synthesis, Molecular Modeling, 3D-QSAR, and Biological Evaluation. J Med Chem. PMID: 23414143
