Grazie alla collaborazione di ricercatori con competenze complementari nell’ambito della immunologia, biochimica e chimica farmaceutica, il progetto ha portato all’identificazione di molecole che da un lato potenziano le difese immunitarie del paziente con fibrosi cistica (FC), e dall’altro riducono gli effetti dei funghi patogeni, come Aspergillus fumigatus. La doppia azione deriva dalla capacità di queste molecole di legarsi a un enzima presente sia nell’ospite sia in A. fumigatus, coinvolto nel metabolismo di una specifica classe di lipidi, gli sfingolipidi. Si è visto che le molecole individuate sono in grado di inibire l’attività dell’enzima causando un aumento nei livelli di un composto chiamato sfingosina-1-fosfato (S1P). Questi risultati confermano ed estendono dati precedenti secondo cui l’aumento di S1P potenzia le difese dell’organismo ospite ma è tossico per il fungo patogeno. Il progetto è stato svolto dapprima mediante strumenti bioinformatici per l’identificazione di molecole con una doppia azione sull’enzima dell’ospite e del fungo. Successivamente, sono stati sviluppati tutti gli strumenti necessari per valutare l’efficacia delle molecole individuate, partendo dall’enzima purificato sia dell’ospite che del fungo e testandolo in sistemi di coltura in vitro, sia del fungo da solo sia delle cellule epiteliali bronchiali di pazienti FC infettate con il fungo, e in modelli in vivo di topi FC. Le molecole identificate da questo studio rappresentano la base per il futuro sviluppo di farmaci, la cui importanza nella terapia di pazienti FC è duplice: in primo luogo, ridurre lo stato infiammatorio cronico che caratterizza i polmoni di pazienti FC e prevenire o proteggere dallo sviluppo di infezioni fungine; in secondo luogo, ridurre il carico terapeutico grazie all’uso di un singolo farmaco con molteplici azioni benefiche sul paziente FC.
Thanks to the collaboration of researchers with complementary skills in the fields of immunology, biochemistry, and pharmaceutical chemistry, the project has led to the identification of molecules potentially able to enhance the immune defenses of the CF patient and to reduce the fungi pathogenicity. This double action derives from the ability of these molecules to bind to the same enzyme, both in the host and in the microorganism, involved in the metabolism of a specific class of lipids, called sphingolipids. These molecules inhibit the activity of the enzyme causing an increase in the levels of a molecule called sphingosine-1-phosphate (S1P). Based on previous evidence in the literature, confirmed and extended by our results, the increase in S1P in the host enhances the body’s defenses. On the contrary, the increase in S1P in fungi is toxic to the microorganism. The project was carried out along two main lines: on the one hand, using bioinformatics tools for the identification of molecules with a dual action on the host and fungal enzyme; on the other hand, through the development of all the necessary tools to evaluate the efficacy of the identified molecules, which include the purified enzymes of both the host and the fungus, in vitro culture systems of both the fungus alone and bronchial epithelial cells of CF patients infected with the fungus, and in vivo models of CF mice. The molecules identified by this study represent the basis for the future development of drugs, whose importance in the therapy of CF patients is twofold: first, to reduce the chronic inflammatory state that characterizes the lungs of CF patients and, at the same time, to prevent or protect against the development of fungal infections; second, to reduce the therapeutic burden thanks to the use of a single drug with multiple beneficial actions on the CF patient.
Abstract presentati a congressi scientifici
