Recensione di pubblicazione da progetto FFC
Direct interaction of a CFTR potentiator and a CFTR corrector with phospholipid bilayers.
Baroni D, Zegarra-Moran O, Svensson A, Moran O. Eur Biophys J. 2014 Apr 26. [Epub ahead of print].
Il progetto FFC#4/2012 studia la struttura molecolare della proteina CFTR e i suoi meccanismi di interazione, utilizzando metodi di diffusione di raggi X a basso angolo (SAXS= small-angle X-ray scattering). Infatti, con questa tecnica sperimentale è possibile avere informazioni dettagliate sulla struttura di molecole essenziali nella biologia cellulare, in condizioni molto simili a quelle fisiologiche. In questa recentissima pubblicazione, gli autori si sono dedicati ad analizzare il meccanismo d’interazione dei potenziatori e dei correttori della proteina CFTR con la membrana della cellula, costituita da un doppio strato di molecole fosfatidiche e lipidiche. Le conoscenze ottenute potranno essere utili nella fase di sviluppo di nuovi farmaci.
I potenziatori e i correttori della proteina CFTR sono nuove terapie mirate al difetto di base della fibrosi cistica. In particolare il potenziatore VX-770 (Ivacaftor) è adatto a potenziare la ridotta attività della CFTR mutata ma presente sulla membrana cellulare; il correttore VX-809 (Lumacaftor) aumenta la quantità di proteina CFTR che abbia raggiunto la membrana. Questi composti sono di recente introduzione e hanno comportato una rivoluzione nel mondo FC, in quanto per la prima volta si riesce a colpire il difetto di base.
Trattandosi di studi recenti, la letteratura è ancora povera di informazioni circa i loro meccanismi di interazione e non tutti gli aspetti del funzionamento di questi farmaci è stato chiarito.
In questo lavoro i ricercatori, guidati da Oscar Moran dell’Istituto di Biofisica di Genova, riportano uno studio in cui sono stati usati come modelli cellulari opportune vescicole unilamellari (chiamate LUV) dotate di membrana a doppio strato fosfolipidico, al fine di evidenziare quali interazioni i farmaci VX-770 (potenziatore) e VX-809 (correttore) stabiliscono con la membrana cellulare. Per far questo è stata applicata la tecnica sperimentale denominata Small Angle X Ray Scattering che prevede l’utilizzo di una sorgente di raggi X particolare, la Radiazione di Sincrotrone. Il Sincrotrone è un acceleratore di particelle, di essi ve sono diversi in Europa: per questi esperimenti è stata usata la macchina chiamata “Alba”, disponibile a Barcellona. Sono stati raccolti i dati di profilo di densità elettronica in campioni diversi e sono stati paragonati i vari pattern ottenuti nelle diverse situazioni (con e senza potenziatore, con e senza correttore).
I risultati indicano che sia VX-770 che VX-809 superano la membrana cellulare in quanto sono solubili nello strato fosfolipidico. Ma date le differenze (per quanto riguarda massa e polarità) tra le due molecole, esse hanno un diversa distribuzione negli strati della membrana. I dati indicherebbero una certa tendenza a disorganizzare la membrana, esercitata più dal VX-809 che dal VX-770. Naturalmente si tratta di studi preliminari effettuati in vitro, che tuttavia suggeriscono l’importanza di effettuare studi fisiologici- nel momento dello sviluppo di un nuovo farmaco – al fine di evitare conseguenze non volute sulla stabilità e attività di altre proteine componenti la membrana cellulare.
Progetto finanziato dalla Fondazione Ricerca Fibrosi Cistica grazie al supporto di Danone S.p.a.
The FFC project #04/2012 intends to study the molecular structure of CFTR protein and its interactions with other molecules, using methods of small-angle X-ray scattering (SAXS). In this paper, the authors, led by Oscar Moran from Istituto di Biofisica of Genova, used small-angle X-ray scattering with Synchrotron Radiation to analyse the effects of two representative drugs, the potentiator VX-770 (Ivacaftor), approved for human use, and the corrector VX-809 (Lumacaftor), on a model phospholipid membrane. The experiments were carried out at the Alba Synchrotron Radiation Facility located in Barcelona, Spain.
By reconstruction of the electron density profile of unilamellar vesicles treated with VX-770 or VX-80, the researchers found that these drugs penetrate the phospholipid bilayer. In particular, VX-809 becomes homogeneously distributed throughout the bilayer whereas VX-770 accumulates predominantly in the internal leaflet. It has been observed that penetration of the bilayer by these drugs may cause unwanted side effects by destabilizing cell membranes. This is an important observation that should be taken into account when developing new drugs.
Research supported by the Italian Cystic Fibrosis Research Foundation with the contribution of Danone S.p.a.
