Grazie a un approccio multidisciplinare che ha interessato esperti di analisi computazionali, di studio delle proteine e dei lipidi, e di modelli sperimentali di fibrosi cistica (FC), i ricercatori hanno identificato nuovi inibitori dell’enzima sfingosina-1-fosfato liasi (SPL), nella forma sia umana sia fungina. Questi inibitori sono potenzialmente in grado di svolgere, nelle persone con FC, un’attività sia anti-infiammatoria sia antimicrobica. Nel corso del progetto pilota FFC#16/2020, i ricercatori avevano messo a punto la metodologia che è stata poi applicata al presente progetto (FFC#19/2021). In particolare, mediante analisi computazionali sono stati identificati 50 potenziali inibitori di SPL a partire dallo screening di più 200000 molecole. Inoltre, i ricercatori hanno purificato le forme umana e fungina di SPL con un duplice obiettivo: i) ottenere la struttura tridimensionale delle due proteine per confermare e ottimizzare i dati ottenuti dall’analisi computazionale; ii) testare l’attività inibitoria dei composti identificati dall’analisi computazionale per selezionare solo i composti più promettenti.
Grazie a queste analisi sono stati selezionati 4 composti. Tuttavia, la loro scarsa solubilità ha ostacolato gli studi nei modelli in vitro; per aggirare questo problema, i ricercatori stanno attualmente mettendo a punto una procedura per ottenere una formulazione in polvere da somministrare direttamente al modello di topo con FC.
Accanto a questo filone principale, è stata eseguita un’analisi della composizione lipidica del polmone di topi con FC: queste indagini sono un prerequisito fondamentale per valutare se gli inibitori di SPL possono agire sulla componente lipidica dei polmoni e causare effetti collaterali che ne potrebbero condizionare la sicurezza.
In conclusione, questo progetto ha permesso non solo di confermare la potenziale efficacia di inibitori di SPL umano e fungino nella FC, ma anche di identificare i candidati più promettenti da avviare alla successiva ottimizzazione per lo sviluppo di farmaci. Ulteriori studi di sicurezza ed efficacia, con i modelli già sviluppati, saranno necessari per il successivo approccio traslazionale, con cui i ricercatori sperano di trasferire questi inibitori alla pratica clinica.
Thanks to a multidisciplinary approach that included the participation of experts in computational biology, in the study of proteins and lipids and in the use of experimental models of cystic fibrosis (CF), the researchers have identified new inhibitors of both human and fungal sphingosine-1-phosphate lyase (SPL), potentially able of performing the dual anti-inflammatory and antimicrobial activity in CF. During the FFC#16/2020 pilot project, the researchers have developed the methodology necessary to achieve the main objective, which was then applied in the FFC#19/2021 extension. In particular, 50 potential inhibitors were identified by computational analyses starting from the screening of more than 200,000 molecules. The researchers have then obtained the purified forms of human and fungal SPL with a dual purpose: i) obtain the three-dimensional structure of the two proteins to verify and optimize the computational analysis; ii) test the inhibitory activity of the compounds identified by computational analysis in order to select the most promising compounds. As a result, 4 compounds were selected. Due to their poor solubility, which prevented their analysis in in vitro models, the researchers are currently developing a powder formulation to be administered directly to the CF mouse model. In parallel, the researchers have performed an analysis of the lipid composition of the lung of CF mice, as a prerequisite for evaluating any “off target” effects of the compounds that could impact their safety. In conclusion, the experiments allowed not only to confirm the potential efficacy of human and fungal SPL inhibitors in CF, but also to identify candidates for subsequent optimization for drug development. Further safety and efficacy studies, with the models already developed, will be necessary in this bench-to-bedside translational effort.
Abstract presentati a congressi scientifici
