• Dual inhibitors
• HDAC
• Hsp90
• Prostate cancer
• Synthesis

Il cancro alla prostata (PC) è il secondo tumore più comune negli uomini, rappresentando il 15% di tutti i tumori. Ricercare opzioni terapeutiche efficaci per i pazienti con cancro alla prostata in stadio avanzato e resistente alla castrazione, rimane una sfida. A causa della complessità fisiopatologica del cancro, un approccio multi-target potrebbe rappresentare una strategia innovativa per la progettazione di farmaci efficaci.
L'inibizione dello chaperone molecolare heat shock protein 90 (Hsp90) e dell'istone deacetilasi 6 (HDAC6), un’enzima zinco-dipendente, è stata riportata come una strategia promettente per trattare il cancro alla prostata in stadio avanzato e resistente alla castrazione (CRPC). Hsp90 e HDAC6 sono bio-chimicamente e funzionalmente collegati, e pertanto lo sviluppo di inibitori duali di Hsp90 e HDAC6 potrebbe portare ad un risultato più efficace.
Lo scopo del mio lavoro di tesi, all’interno del progetto sovvenzionato da AIRC, del Prof. Rastelli, è stato quello di sintetizzare nuove tioacetammidi / acidi idrossamici come potenziali inibitori duali di HDAC6-Hsp90.
Il modello farmacoforico, ampiamente conosciuto, per la progettazione di HDACi è composto da: i) un gruppo cap, che interagisce con la superficie esterna dell'enzima; ii) un linker, che si adatta nel canale tubulare, e iii) un gruppo legante il metallo, che coordina lo ione zinco catalitico (zinc-binding group, ZBG). Nel mio lavoro mi sono occupato di sintetizzare alcuni dei composti nella pipeline del progetto AIRC, aventi una porzione di tioacetammide o di acido idrossamico come ZBG, un benzene o una piridina come linker, e un eterociclo, purina o pirimidina-pirrolo, come cap. I complessi di docking dei composti con i rispettivi target verranno illustrati nel presente lavoro di tesi.
Tra la serie delle tioacetammidi, è stato esplorato un percorso sintetico a cinque step, tra cui bromurazioni radicaliche, SN2, riduzioni, condensazioni e reazioni di idrolisi. Ogni step è stato ottimizzato per i diversi substrati, ma purtroppo, i composti di interesse non sono stati ottenuti, a causa di reazioni collaterali e di conseguenti basse rese.
Tra la serie degli idrossamati invece, sono stati sintetizzati e testati in vitro quattro composti per valutare la loro attività inibitoria su HDAC1, HDAC6 e Hsp90. I risultati hanno mostrato che alcuni dei derivati sintetizzati erano rilevanti per la loro attività sub-nanomolare e per la loro selettività su HDAC6. Sfortunatamente, i composti sintetizzati erano inattivi su Hsp90 e/o fluorescenti alle condizioni del test, indicando la necessità di ulteriori modifiche strutturali per dimostrarne l’attività duale.

Prostate cancer (PC) is the second more common cancer in men, being the 15% of all cancers. Finding efficacious therapeutic options for advanced-stage and castration-resistant PC patients remains a challenge. Due to the pathophysiological complexity of cancer, a multi-target approach could represent an innovative strategy for the design of effective drugs. The inhibition of the molecular chaperone heat shock protein 90 (Hsp90) and histone deacetylase 6 (HDAC6), a zinc-dependent enzyme, has been reported as a promising strategy to treat advanced-stage and castrate-resistant prostate cancer (CRPC). Hsp90 and HDAC6 are biochemically and functionally linked, thus the development of Hsp90 and HDAC6 dual inhibitors may result in a more effective outcome. The aim of my thesis work, within Prof. Rastelli’s AIRC grant project, was to synthetize novel thioacetamide / hydroxamic acid-based compounds as potential HDAC6-Hsp90 dual inhibitors. The well-accepted pharmacophoric model for the design of HDACIs is composed of: i) a cap group, interacting with the outer surface of the enzyme; ii) a linker, fitting the narrow tubular access to the zinc ion, and iii) a metal-binding group, coordinating the catalytic zinc ion (zinc-binding group, ZBG). In my thesis I have been in charge of synthesizing some of the compounds in the pipeline of the AIRC project, having a thioacetamide or hydroxamic acid portion as ZBG, a benzene or pyridine as a linker, and a purine or pyrimidine-pyrrole heterocycle as a cap. The docking complexes of representative compounds into the respective targets will be presented. Among the thioacetamides series, a five steps synthetic route was explored, including radical bromination, SN2 coupling, reduction, condensation and hydrolysis reactions. Each step was optimized for the different substrates but regrettably, the target compounds could not obtained, due to side reactions and thus low yields (Fig.1A). Among the hydroxamate series, four compounds were synthetized and tested in vitro to evaluate their inhibitory activity on HDAC1, HDAC6 and Hsp90 (Fig.1B). The results showed that some of the synthesized derivatives were outstanding for their sub-nanomolar activity and selectivity on HDAC6. Unfortunately, the four synthesized compounds were inactive on Hsp90 and/or were fluorescent at the assay conditions, indicating that further structural modifications are required to demonstrate dual activity.