Inibitori di Tirosina Chinasi: Sintesi di Derivati Pirazolo[3,4-d]pirimidinici

Il documento introduce le proteine chinasi come una vasta famiglia di geni umani, rappresentando circa il 1.7% del genoma. Sono state identificate 518 proteine chinasi, di cui 478 tipiche e 40 atipiche. Questi enzimi svolgono un ruolo cruciale nella regolazione della maggior parte delle vie metaboliche cellulari. La sezione evidenzia l'importanza della loro corretta funzionalità, sottolineando che qualsiasi deregolazione o anomalia nella loro attività può causare una vasta gamma di patologie. Tra le malattie menzionate, troviamo il cancro, malattie infiammatorie, diabete, neurodegenerazione e malattie del sistema nervoso centrale (SNC). L'importanza delle proteine chinasi nella motilità cellulare, nella progressione del ciclo cellulare e nell'apoptosi le pone come bersaglio primario per lo sviluppo di nuove molecole inibitorie, in un approccio terapeutico mirato a diverse patologie. Questa sezione getta le basi per comprendere il ruolo centrale delle proteine chinasi nella salute e nella malattia, aprendo la strada all'analisi più dettagliata di famiglie specifiche di queste proteine e alle strategie terapeutiche ad esse correlate.

Questa sezione approfondisce il legame tra la disregolazione delle proteine chinasi e l'insorgenza di diverse patologie. Si sottolinea il ruolo centrale delle proteine chinasi nell'origine e nello sviluppo di malattie come il cancro, specificando diversi tipi di tumori dove la loro deregolazione è stata osservata: tumori solidi del colon, mammella, polmoni, fegato, prostata, pancreas e tumori del sistema nervoso centrale (SNC), incluso il glioblastoma multiforme (GBM). Inoltre, si fa riferimento al coinvolgimento di queste proteine in malattie infiammatorie, diabete e neurodegenerazione. La deregolazione delle proteine chinasi non è solo correlata all'insorgenza del tumore, ma anche alla sua progressione, al mantenimento e alla sopravvivenza delle cellule tumorali. La partecipazione di queste proteine in processi fondamentali come la motilità cellulare, la progressione del ciclo cellulare e l'apoptosi indica chiaramente l'importanza di queste molecole nella complessa rete di eventi che portano allo sviluppo e al progredire di una malattia. La comprensione di questo ruolo è cruciale per lo sviluppo di terapie mirate ed efficaci.

La sezione introduce la Src, una tirosina chinasi citoplasmatica (TK) coinvolta nelle vie di trasduzione del segnale. La Src svolge un ruolo essenziale nella regolazione di numerosi processi cellulari, tra cui l'apoptosi, la progressione del ciclo cellulare, la differenziazione, la proliferazione, la motilità e l'adesione cellulare. Sebbene sia un enzima ubiquitario, la sua espressione è significativamente più elevata nel cervello, negli osteoclasti e nelle piastrine rispetto ad altre cellule. Un punto chiave è la deregolazione della Src, osservata in diverse patologie, in particolare il cancro e le malattie infiammatorie. Questa deregolazione rende la Src un target di studio da anni, per la sua implicazione in diverse patologie e il suo potenziale come target terapeutico. La sua attività è finemente regolata da fosforilazione e defosforilazione di specifici residui di tirosina (Tyr-416 e Tyr-527), con la forma inattiva predominante nelle cellule sane. L'attivazione transitoria di Src è fondamentale per gli eventi cellulari, ma la sua sovraespressione o iperattivazione è associata a neoplasie, contribuendo alla progressione, al mantenimento e alla sopravvivenza tumorale.

Il testo prosegue descrivendo Fyn, un'altra chinasi appartenente alla famiglia Src (SFKs), focalizzandosi sul suo ruolo nella trasduzione del segnale nel sistema nervoso centrale (SNC) e nel sistema immunitario periferico. Fyn è cruciale nello sviluppo e nell'attivazione dei linfociti T. La sovraespressione di Fyn induce trasformazione morfogenica, alterazione dei segnali mitotici, stimolando crescita e proliferazione cellulare. Inoltre, partecipa all'attività delle integrine e alle interazioni cellula-cellula. Queste funzioni sottolineano il coinvolgimento di Fyn nella genesi del cancro. La struttura di Fyn, come quella degli altri membri delle SFKs, comprende domini funzionali (dominio unico, SH3, SH2 e SH1 o catalitico) che mediano le interazioni proteina-proteina e regolano l'attività tirosin-chinasica. Il dominio chinasico catalizza il trasferimento di fosfato dall'ATP alla tirosina del substrato proteico. La sua implicazione nella mielinizzazione del SNC e la sua interazione con la proteina Tau negli oligodendrociti sono evidenziate come fattori importanti nello sviluppo della mielinizzazione e nella possibile patogenesi di malattie neurodegenerative, come la sclerosi multipla. Studi su modelli animali transgenici mostrano l'importanza di Fyn nello sviluppo e nelle funzioni del SNC.

La sezione approfondisce il ruolo di Fyn nello sviluppo del cancro, ponendo particolare attenzione alla sua implicazione nel cancro al seno. Si evidenzia che la sovraespressione di Fyn induce danni sinaptici e cognitivi in modelli murini di Alzheimer. La sua attività è anche legata alla proliferazione di diverse linee cellulari, e nei topi carenti di Fyn si osserva un blocco della citocinesi nei linfociti. Fyn influenza la rigidità della matrice extracellulare, un fattore importante nella motilità cellulare, diffusione, rimodellamento della matrice e crescita ancoraggio-indipendente, tutti processi alterati nello sviluppo del cancro e nella formazione di metastasi. Studi hanno dimostrato che l'elevata espressione/attività di SFKs, tra cui Fyn e Yes, è presente nel 48% dei campioni di tumore al seno. Inoltre, l'inibizione di Fyn riduce la risposta alla rigidità della matrice tissutale, suggerendo un ruolo chiave nella metastasi del cancro al seno attraverso la transizione epiteliale-mesenchimale (EMT). La sezione conclude sottolineando l'evidenza del ruolo oncogenico di Fyn, studiato a partire dal 1988, e la sua significativa associazione con il cancro al seno, pur essendo presente in altri tumori.

Questa sezione del documento si concentra sulla proteina di fusione Bcr-Abl, una non-receptor tyrosine kinase (nRTK), e sul suo ruolo predominante nella patogenesi della Leucemia Mieloide Cronica (LMC). Si evidenzia che Bcr-Abl condivide molte omologhe di sequenza con Src e presenta somiglianze strutturali con gran parte delle Src Family Kinases (SFKs). La localizzazione subcellulare di Abl è molto diversificata, essendo presente nel nucleo, nel citoplasma, nei mitocondri e nel reticolo endoplasmatico. In queste diverse sedi, Abl interagisce con un'ampia gamma di proteine cellulari, tra cui adattatori del segnale, altre chinasi, fosfatasi, regolatori del ciclo cellulare, fattori di trascrizione e proteine del citoscheletro. Questa ampia rete di interazioni sottolinea la sua influenza pervasiva sui processi cellulari e, di conseguenza, la sua importanza nella LMC. La complessa interazione di Abl con numerose proteine cellulari e la sua localizzazione in diversi compartimenti subcellulari contribuiscono alla sua influenza multipla sulla cellula e alla sua importanza nella patogenesi della LMC. La sua influenza si estende su diverse aree funzionali della cellula, riflettendo la complessità della malattia stessa.

Il documento prosegue evidenziando la correlazione tra l'espressione di Fyn e la Leucemia Mieloide Cronica (LMC). Utilizzando un microarray tissutale, Chandra et al. hanno dimostrato che l'espressione di Fyn è significativamente aumentata nella fase acuta di LMC rispetto alla fase cronica. Questa osservazione suggerisce un ruolo di Fyn nello sviluppo e nella progressione della malattia. Ulteriori studi in vitro e in vivo hanno mostrato che le cellule che sovra esprimono Bcr-Abl mostrano anche una sovraespressione di Fyn a livello proteico e di mRNA. Crucialmente, l'inibizione di Fyn tramite shRNA ha dimostrato di rallentare la crescita delle cellule leucemiche e di inibire la clonogenicità, confermando il ruolo di Fyn nella proliferazione delle cellule di LMC e suggerendo un potenziale bersaglio terapeutico. L'aumento dell'espressione di Fyn nelle fasi acute della LMC, la sua correlazione con la sovraespressione di Bcr-Abl, e la dimostrazione che la sua inibizione riduce la proliferazione cellulare leucemica, sottolineano l'importanza di Fyn come potenziale target terapeutico per la LMC. Questo apre prospettive per strategie terapeutiche mirate a questa chinasi.

La sezione conclude sottolineando il ruolo di Bcr-Abl come target chiave nel trattamento della LMC. Le anomalie fenotipiche della fase cronica della LMC sono attribuite a Bcr-Abl, e il segnale da essa mediato è associato a difetti di riparazione del DNA, portando a ulteriori alterazioni cromosomiche e mutazioni che contribuiscono all'aggressività della fase avanzata della malattia. Vengono descritti gli inibitori di Bcr-Abl, distinguendo tra inibitori di tipo I (ATP-competitivi che legano la forma attiva della chinasi) e inibitori di tipo II (che legano anche la forma inattiva sfruttando un sito allosterico). L'amminoacido 'gatekeeper' nel sito catalitico è fondamentale per l'azione degli inibitori ATP-competitivi, e le mutazioni di questo residuo, in particolare la mutazione T315I in Abl, portano allo sviluppo di resistenza agli inibitori. La comprensione dei meccanismi di azione degli inibitori e dei meccanismi di resistenza è fondamentale per lo sviluppo di nuove strategie terapeutiche più efficaci contro la LMC. La descrizione degli inibitori di tipo I e II e l'importanza della mutazione gatekeeper T315I forniscono informazioni cruciali per la progettazione di farmaci più efficaci e per la gestione della resistenza terapeutica nella LMC.

Il Dasatinib (Sprycel®, BMS-354825, Bristol-Myers Squibb), una 2-(amminopirimidinil)tiazolo-5-carbossammide, è un inibitore di chinasi ad azione ATP-competitiva, somministrabile per via orale. Approvato nel 2006 dall'FDA per il trattamento della Leucemia Mieloide Cronica (LMC) o Leucemia Linfoblastica Acuta (LLA) Ph+, è il più studiato tra gli inibitori Src/Abl. Il Dasatinib si distingue per la sua potenza, risultando 325 volte più efficace nell'inibizione di Bcr-Abl rispetto all'imatinib. Studi clinici hanno dimostrato che il Dasatinib induce una completa risposta citogenetica e una maggiore risposta molecolare rispetto all'imatinib, migliorando gli esiti a lungo termine dei pazienti. È stato utilizzato anche nel trattamento di pazienti con LMC resistenti o intolleranti all'imatinib. Sebbene in monoterapia mostri una modesta attività clinica nel carcinoma polmonare a piccole cellule (SCLC) e nel NSCLC, la sua efficacia aumenta in combinazione con altri farmaci, come erlotinib (inibitore di EGFR) nel NSCLC, o con la curcumina nel cancro del colon-retto. La maggiore efficacia del Dasatinib rispetto all'imatinib in alcune forme di LMC resistente è probabilmente dovuta alla sua maggiore potenza su Abl, piuttosto che sulla sua attività su Src.

Il Bosutinib (Bosulif®, SKI-606, Wyeth), un 4-anilino-3-chinolinocarbonitrile, è un potente inibitore di Bcr-Abl, Src, Lyn, Hck, c-Kit e PDGFR, approvato dall'FDA nel 2012 per il trattamento di LMC Ph+ e LLA Ph+. Sviluppato da Boschelli et al. alla Wyeth Pharmaceuticals nel 2001, è un inibitore di tipo I ATP-competitivo, 200 volte più potente dell'imatinib nell'inibizione di Bcr-Abl. Studi clinici di fase I dimostrano una buona tollerabilità, con effetti avversi prevalentemente gastrointestinali. Studi di fase II hanno evidenziato una promettente efficacia nel prolungare la progressione temporale nei pazienti con carcinoma mammario localmente avanzato o metastatico. È stato studiato anche in combinazione con altri farmaci, come exemestano (carcinoma mammario avanzato) e capecitabina (diversi tipi di tumori, incluso il carcinoma mammario). Studi su modelli murini di carcinoma mammario hanno mostrato la capacità del Bosutinib di sopprimere le fasi iperplastiche della malattia e rallentare la crescita tumorale inducendo differenziazione displastica e alterando l'organizzazione vascolare. Il Bosutinib, sebbene efficace su linee cellulari resistenti all'imatinib, risulta inattivo sulla mutazione T315I di Bcr-Abl.

Il Saracatinib inibisce specificamente la crescita delle linee cellulari LMC e ALL Ph+, ma non quelle Ph-, probabilmente inibendo sia Src che Bcr-Abl, iporegolaando le vie di segnalazione della sopravvivenza (STAT5, Erk, PI3K/Akt). Il suo effetto terapeutico sembra derivare dal ritardare la progressione del tumore tramite l'inibizione della migrazione e dell'invasione cellulare, più che dalla riduzione della crescita tumorale primaria. Tuttavia, la sua attività su Abl non è considerata sufficiente per proseguire gli studi clinici nelle leucemie dipendenti da Bcr-Abl. Il suo potenziale utilizzo è stato esplorato anche nelle malattie ossee, grazie al coinvolgimento di Src nell'attività osteoclastica. Il Ponatinib (Inclusig®, AP24534, Ariad Pharmaceuticals), un inibitore multi-target approvato dall'FDA nel 2012 per la LMC refrattaria, inibisce potentemente Src e Bcr-Abl (incluse le forme con mutazione T315I) e altre chinasi. Sebbene temporaneamente ritirato per gravi eventi trombotici, è stato reintrodotto sul mercato per la sua efficacia sulle forme con mutazione Bcr-Abl T315I. L'efficacia di Ponatinib è legata alla sua capacità di inibire la mutazione gatekeeper T315I e all'inibizione di un elevato numero di chinasi. La sua attività però non raggiunge le cellule staminali/progenitrici di LMC responsabili della recidiva.

Il Vandetanib (ZD6474), una molecola ATP-competitiva approvata nel 2011 per il carcinoma midollare della tiroide, inibisce VEGFR-2, EGFR, RET e SFKs. L'inibizione di queste chinasi blocca molteplici vie di segnalazione coinvolte nella crescita tumorale e nell'angiogenesi. Studi di fase I hanno valutato il Vandetanib in associazione con chemioterapia (pemetrexed per NSCLC avanzato, FOLFIRI e FOLFOX per carcinoma del colon-retto avanzato), mostrando buona tollerabilità e attività antitumorale. Studi hanno dimostrato un effetto sinergico antiproliferativo con oxaliplatino nel carcinoma del colon-retto e un'efficacia maggiore in combinazione con radioterapia in modelli di carcinoma polmonare e pancreatico. Studi clinici di fase II hanno mostrato risultati negativi nel trattamento di SCLC, carcinoma mammario metastatico e mieloma multiplo, ma risultati promettenti nel NSCLC e nel carcinoma midollare della tiroide. L'attività anti-angiogenica del Vandetanib potrebbe essere superiore ad altri agenti anti-VEGFR, data anche la sua azione indiretta sull'angiogenesi, interferendo con la produzione di fattori di crescita angiogenici indotta da EGFR.