La via di trasduzione del segnale di Hedgehog (Hh) è fondamentale nella differenziazione cellulare e nella regolazione dell'organogenesi nei vertebrati. Un'attivazione incontrollata della via di trasduzione di Hh (legata all'alterazione dell'attività trascrizionale di fattori Hh specifici-proteine zinc-finger della famiglia Gli), può condurre a numerosi tipi di cancro tra cui in particolare, il medulloblastoma (MB). I target più promettenti, quindi, sono Smo, il recettore che trasduce il segnale di Hh all'interno della cellula, e la proteina effettrice finale Gli1 che agisce promuovendo la trascrizione di geni target. Recentemente è stata identificata una molecola di origine naturale, il glabrescione B (GlaB), in grado di inibire selettivamente la proteina Gli1. Tale molecola, la cui struttura e sintesi sono protette da brevetto, è risultata essere efficace sia in vitro che in vivo per il trattamento del MB. Inoltre, gli studi in vivo su modello xenografico animale hanno evidenziato la parziale capacità della molecola identificata di passare la barriera emato-encefalica (BEE) e, quindi, raggiungere il sito d'azione in formulazione con 2-idrossipropil-ß-ciclodestrina:etanolo (3:1). Tuttavia, uno dei principali limiti per lo sviluppo del GlaB come farmaco è rappresentato dalla sua insolubilità in acqua e conseguente ridotta biodisponibilità. L'obiettivo di questo progetto prevede da un lato di mettere a punto una sintesi che permetta la produzione della molecola su larga scala e di nuovi derivati con lo scopo di aumentarne la selettività di interazione, migliorandone la biodisponibilità e, quindi, l'attività; lo stesso progetto prevede lo sviluppo di sistemi di drug delivery mirati a favorire il rilascio target-specifico del GlaB (e di eventuali derivati), mediante la progettazione, preparazione e caratterizzazione di macrocicli anfifilici a struttura resorc[4]arenica, diversamente funzionalizzati (deep cavitand vescicles), e di sistemi nanocapsulari polimerici.
Il programma di ricerca della terza fase si propone di raggiungere i due seguenti obiettivi:
- Incremento dell'attività biologica mediante la sintesi di una libreria di analoghi strutturali del lead compound;
- Aumento della biodisponibilità del lead compound attraverso la preparazione di sistemi vescicolari in grado di veicolare il lead compound attraverso la barriera emato-encefalica.
Lo studio dell'interazione con la proteina Gli1 condotto attraverso NMR e i dati di attività biologica ottenuti hanno permesso di rifinire il modello computazionale. In base alle predizioni ottenute sarà possibile avanzare un disegno razionale per la sintesi di analoghi con attività incrementata. In particolare verranno apportate delle modifiche strutturali al lead compound in modo tale da ottenere una libreria di analoghi sintetici che possano soddisfare alcuni requisiti (solubilità in solventi biocompatibili, aumentata attività e ridotta tossicità) essenziali per la futura commercializzazione del farmaco.
Parallelamente, il successo ottenuto con l'incapsulamento della molecola in sistemi niosomiali, hanno suggerito lo sviluppo di sistemi altamente complessi in grado di veicolare il lead compound selettivamente alle cellule tumorali la cui via di trasduzione del segnale Hedgehog risulta alterata. Saranno progettati, preparati e caratterizzati sistemi micellari e vescicolari, costituiti da unità anfifiliche a struttura resorc[4]arenica (macrocicli di sintesi) funzionalizzate nell'upper-rim rispettivamente con residui di tetraetilenglicole (TEG) e polietilenglicole (PEG). Tali sistemi potranno a loro volta essere ulteriormente funzionalizzati in modo da veicolare il lead compound e i derivati selettivamente attraverso la BEE.