• c-MYC
• Cancer
• Synthase
• Tetrathiahelicene
• Thymidylate

Ad oggi il cancro è la principale causa di morte nei paese sviluppati e la seconda nei paesi in via di sviluppo.Il mio lavoro di dottorato si è focalizzato sulla sintesi di molecole come potenziali agenti chemioterapeutici.Tre diverse classi di target molecolari sono state investigate poiché offrono un diverso,ma potenzialmente complementare, approccio per la terapia contro il cancro.Timidilato sintasi (TS) TS è un enzima chiave nella sintesi della 2’-desossitimidina-5’-trifosfato (dTTP),precursore essenziale per la sintesi del DNA.Questa via è l’unica fonte intracellulare de novo di dTTP.L’inibizione dell’attività della TS umana (hTS) è quindi una promettente strategia antitumorale.Inoltre,la TS interagisce con altre sequenze di mRNA regolando l’espressione di proteine coinvolte nella apoptosi.Gli inibitori della TS utilizzati attualmente in chemioterapia sono leganti per la conformazione attiva della hTS, impedendo quindi il binding con il mRNA.Il “tethering” è stato utilizzato come metodo di drug discovery per l’identificazione di frammenti molecolari specifici in grado di destabilizzare il dimero hTS,sui quali sono stati condotti studi di molecular modeling.Sono stati individuati due leads e il loro binding mode è stato indagato mediante studi di molecular modeling.Il mio lavoro si è focalizzato sullo sviluppo di composti a basso peso molecolare in grado di destabilizzare l’omodimero di hTS ad attività ottimizzata.c-MYC c-MYC è uno tra i fattori di trascrizione maggiormente coinvolto nello sviluppo tumorale e la sua deregolata espressione è associata a forme di cancro aggressive e con una scarsa prognosi.Nei modelli di topo l’inibizione di c-MYC porta a una completa regressione della massa tumorale in tutti i tipi di cancro,senza l’attivazione di vie di “fuga” compensatorie da parte delle cellule tumorali, con effetti collaterali ben tollerati e completamente reversibili.In particolare,gli studi in vivo hanno dimostrato che l’inibizione di specifiche interazioni proteina-proteina (PPIs) che regolano le funzioni di c-MYC,è una strategia particolarmente valida per sviluppare farmaci sia potenti che potenzialmente selettivi.Il mio lavoro si è concentrato sullo sviluppo di agenti sintetici (small molecules) e peptidomimetici come inibitori dell’interazione tra c-MYC ed il suo partner di binding obbligatorio MAX.Structure-based design supportato da strumenti in silico hanno permesso di identificare potenziali inibitori di c-MYC-MAX che in studi in vitro hanno dato attività cellulare a livelli micromolari.In base a questi dati e ad un ulteriore virtual screening, mi sono occupata di studi sintetici per la preparazione di diversi N-fused scaffold eterociclici utilizzando le Multicomponent Domino Reactions (MDRs).Tetratiaeliceni (7-TH) Nella maggior parte dei tumori umani la telomerasi è espressa,mentre la sua attività è ridotta o addirittura assente nei normali tessuti,l’inibizione dell’attività delle telomerasi appare quindi essere un promettente target molecolare per la terapia anticancerogena.Gli eliceni sono agenti sintetici caratterizzati da un’architettura ad elica,e hanno numerose applicazioni,ma il loro uso nell’ambito biomedico non è ancora sufficientemente investigato.Recentemente sono stati riportati in letteratura studi sulla selettività dei derivati 7-TH verso diversi DNA polimorfi.L’affinità degli eliceni per strutture eliche chirali come il DNA ha portato ad un loro sviluppo come potenziali agenti intercalanti.In particolare,sono stati pubblicati studi di inibizione dell’attività della telomerasi ad opera di un tiaelicene enantiopuro bloccando l’accesso ai telomeri da parte della telomerasi.Il mio lavoro si è focalizzato sullo sviluppo di un efficiente protocollo per la sintesi di derivati 7-TH utilizzando reazioni di cross-coupling Pd-catalizzate,come alternativa alla convenzionale ma molto limitata sintesi mediante reazioni fotochimiche.

Today cancer is the leading cause of death in developed countries and the second one in developing countries. My PhD research focused on the development of synthetic molecules as potential chemotherapeutic agents. Three distinct classes of targets were investigated as they offer three different, yet potentially complementary, approaches for anticancer therapies. Thymidylate synthase (TS) is a key enzyme for the synthesis of 2’-deoxythymidine-5’-triphosphate (dTTP), an essential DNA precursor. This pathway is the sole intracellular de novo dTTP source. Targeting human TS is thus an attractive strategy for cancer chemotherapy. Further, TS also interacts with other mRNA sequences to regulate the expression of proteins involved in apoptosis. To date the TS inhibitors employed in chemotherapy bind the hTS active conformation which impedes its binding to mRNA. “Tethering” is a fragment-based drug discovery method employed to develop small molecules inhibitors of protein-protein interactions (PPI), which we have employed to identify fragment-like compounds to modulate the hTS dimer formation. Based on the available hTS dimer X-ray data residues were identified that are suitable for Cysteine mutation, while a library of disulphides was optimized in silico and tested by MS for tethering. Two leads were found able to destabilize the hTS dimer and their binding mode was investigated by molecular modeling studies. In the Costantino group (University of Modena) my work focused on the development of low-molecular-weight compounds for SAR studies to test their ability to destabilize the TS homodimer, while maintaining its regulatory efficiency, and identify more-active compounds as anticancer agents. The c-MYC transcription factor is one of the major players in human cancer development and its deregulated expression is associated with aggressive disease and poor prognosis. In mouse tumor models c-MYC inhibition leads to complete tumor regression across all types of cancers, with well-tolerated and reversible side effects, and it occurs without activation of tumor “escape” compensatory pathways. The in vivo studies showed that targeting selected PPIs that tightly regulate c-MYC’s functions is a particularly attractive strategy to develop potent and selective drugs. My work within the Zinzalla group (Karolinska Institutet, Sweden) focused on developing small-molecule and peptido-mimetics as inhibitors of the c-MYC interaction with its obligatory partner MAX. Structure-based design aided by in silico tools have allowed the identification of potential c-MYC:MAX inhibitors that in in vitro assays possess cellular activities at the low micromolar level. Guided by this data and virtual screening, I carried out synthetic studies to prepare different N-fused heterocyclic scaffolds employing Multicomponent Domino Reactions (MDRs). In most human tumors telomerase is expressed whereas telomerase activity is either reduced or absent in normal tissue making inhibition of the telomerase activity a potentially attractive target for anticancer therapies. Helicenes are synthetic agents with a helical architecture that have many potential applications, but their use in the biomedical area is yet under-explored. Recently interesting selectivity in binding to different DNA polymorphs have been reported for tetrathiahelicene (7-TH) derivatives. The affinity of helicenes for chiral helical architectures such as DNA has led to their development as potential DNA intercalating agents for anticancer therapy. In particular, studies have been published showing inhibition of telomerase activity by an enantiopure thiahelicene by blocking telomerase access to telomeres. At the Licandro lab (University of Milan) my work focused on developing an efficient protocol to synthesize 7-TH derivatives employing Pd-catalyzed cross-coupling reactions, as an alternative to the cumbersome conventional synthesis by photochemical reactions.