Il cisplatino è il lead compound dei farmaci antitumorali a base di platino e ancora oggi tra i chemioterapici più efficaci nel trattamento del cancro del testicolo, avendo circa il 90 % di risultati positivi, tanto da rientrare nella lista dei farmaci essenziali redatta dall'Organizzazione Mondiale della Sanità. Negli anni si sono susseguiti moltissimi studi per chiarirne il meccanismo d'azione ed è emerso che tra i passaggi fondamentali della sua attività neoplastica vi è quella relativa alla formazione del legame con le base del DNA, in primis guanina e adenina. Mentre tutti gli studi concordano sull'N7 quale sito di coordinazione alla guanina, rimane ancora non perfettamente chiarito il sito di attacco all'adenina.
L'obiettivo principale di questo studio è quello di caratterizzare strutturalmente l'addotto tra cisplatino e 2'-deossiadenosina-5'monofosfato (5'-dAMP), esempio di uno degli addotti monofunzionali tra cisplatino e DNA.
A questo scopo si propone un¿indagine relativa al complesso cis-[PtCl(NH3)2(5'-dAMP)]+ generato in soluzione ed isolato in fase gassosa in uno spettrometro di massa con sorgente ad electrospray e caratterizzato mediante spettroscopia vibrazionale InfraRed Multiple-Photon Dissociation (IRMPD). La spettroscopia IRMPD prevede l'utilizzo di un apparato strumentale in cui un laser modulabile in frequenza è accoppiato con uno spettrometro di massa il che consente di ottenere informazioni sui modi vibrazionali di uno ione isolato. Confrontando i dati così ottenuti con quelli ricavati da calcoli quanto-meccanici, si ottiene un'accurata analisi strutturale della popolazione ionica campionata. In aggiunta, misure di velocità di fotoframmentazione modo-specifiche potranno fornire un'indicazione circa l'abbondanza relativa di eventuali forme isomeriche. Infine si passerà ad esaminare complessi del cis- e trans-platino con dinucleotidi dGpG e dGpA.
La caratterizzazione strutturale degli adotti ionici tra cisplatino e basi del DNA, in particolar modo con la 5'-dAMP, sono un punto essenziale per la comprensione del meccanismo d'azione di questo farmaco e possono essere fonte di ispirazione per la sintesi di nuovi farmaci a base di platino che abbiano una maggior affinità per l'adenina rispetto alla guanina. Tuttavia lo studio dei complessi ionici in soluzione può essere di difficile interpretazione a causa della presenza di molecole di solvente e contro-ioni che possono influenzare i dati e portare a risultati contrastanti. Per questo motivo è utile adoperare tecniche avanzate di spettrometria di massa. E' infatti possibile isolare il complesso ionico d'nteresse, generato in soluzione, nella fase gassosa all'interno di uno spettrometro di massa tramite sorgente ESI, sorgente a ionizzazione soft che non dovrebbe variare la composizione ionica nel passaggio da fase liquida a fase gassosa. L'accoppiamento tra spettrometro di massa e opportuno laser modulabile in frequenza permette di effettuare spettroscopia IR di ioni gassosi, che sono presenti in piccolissime concentrazioni all'interno della cella dello spettrometro. Infatti la spettroscopia IR di ioni, pur avendo un elevato potere di discriminazione strutturale, deve basarsi su un processo di dissociazione indotta da assorbimento IR multifotonico (IRMPD), che consente la rottura di legami covalenti e la frammentazione dello ione di interesse. A sua volta la frammentazione, registrata in spettrometria di massa, rivela l'assorbimento di fotoni in risonanza con un modo IR attivo della specie. Il confronto con IR spettri calcolati con calcoli teorici quanto-meccanici ci porterà ad individuare quali e quanti sono gli isomeri presenti in un determinato complesso ionico. Lo studio precedentemente fatto dal nostro gruppo di ricerca sul complesso cis-[PtCl(NH3)2(A)]+ ha già messo in luce che ci sono due diversi isomeri nella popolazione ionica in esame, uno recante il platino il posizione N3 e l'altro in N1. Resta da chiarire cosa accade nel complesso con il nucleotide, ad es. la presenza dello zucchero adiacente alla posizione N3 dell'adenina potrebbe mascherare questo sito, impedendo o diminuendo la possibilità di coordinarsi al platino.
Inoltre qualora fossero presenti due o più isomeri nell'addotto cis-[PtCl(NH3)2(5'-dAMP)]+ in esame e se nello spettro IRMPD vi saranno delle bande pertinenti ad un unico isomero, sarà possibile con misure di cinetiche di fotoframmentazione caratterizzare la composizione della specie ionica non solo dal punto di vista qualitativo (sito di attacco) ma anche quantitativo ( % delle specie presenti). [1-3]
Come ultimo passaggio di questo progetto, si desidera caratterizzare strutturalmente i complessi del cis- e trans-platino con i dinucleotidi dGpG e dGpA. Per tanto tempo si è pensato che l'unico isomero con efficacia antitumorale fosse il cisplatino, l'unico che per la sua geometria possa coordinare due purine adiacenti all'interno della catena del DNA con formazione di un cross-link 1,2 intracatena di tipo 1,2-d(GpG) e 1,2-d(GpA) andandosi a legarsi in posizione N7 della guanina e N1 o N7 dell'adenina. Se dovesse risultare che il sito attivo della 5'-dAMP è anche N3, si potrebbero sintetizzare nuovi complessi del transplatino capaci di legarsi in N7 alla guanina e N3 della adenina. Inoltre misure di CID (dissociazione indotta da collisione) potrebbero essere indicative circa l'affinità selettiva tra i due composti del platino con le due basi puriniche.
(1) Prell, J. S.; Chang, T. M.; Biles, J. A.; Berden, G.; Oomens, J.; Williams, E. R. J. Phys. Chem. A 2011, 115, 2745-2751
(2) Hernandez, O.; Paizs, B.; Maitre, P. Int. J. Mass Spectrom. 2015, 377, 172-178
(3) Corinti, D.; De Petris, A.; Coletti, C.; Re, N.; Chiavarino, B.; Crestoni, M. E.; Fornarini, S. ChemPhysChem 2017, 18 (3), 318-325