Riassunto analitico
Nel 2020 2.3 milioni di donne hanno ricevuto una nuova diagnosi di cancro al seno e i casi ER+ (positivi al recettore degli estrogeni) rappresentano oltre il 70% del totale. Nonostante l’efficacia degli Inibitori dell’Aromatasi (IA) nei confronti del cancro al seno ER+, lo sviluppo della resistenza verso gli inibitori di terza generazione risulta essere, purtroppo, un evento diffuso. Il tasso di beneficio clinico diminuisce così dal 70% al 30%, rendendo questa malignità, ancora oggi, una sfida clinica. Più del 20% delle pazienti sviluppa resistenza agli IA e ha a disposizione opzioni di trattamento molto limitate. In definitiva per loro la prognosi è sfavorevole. L’inibizione simultanea della sintesi degli estrogeni, a partire dagli androgeni, grazie all’enzima aromatasi CYP1941 e la diminuzione delle riserve di estrogeno solfato per l’azione dell’enzima steroide-solfatasi (STS), ha portato allo sviluppo di inibitori duali (DASIs).
Il team di ricerca guidato dalla Professoressa Claire Simons della School of Pharmacy and Pharmaceutical Science dell’Università di Cardiff aveva precedentemente descritto potenti IA aventi come struttura base un benzofurano o un triazolo. In questa tesi sperimentale è stato usato il metodo design-in per creare DASIs con un gruppo sulfamoile nella struttura fenolica degli IA, che è essenziale per l’attività solfatasica. È stata perciò progettata una serie di sulfammati e carbammati “troncati” che mantengono, cioè, il benzofurano ma sono privi del gruppo triazolico. Questa modifica si è basata sulla somiglianza strutturale di questi composti al substrato naturale della STS, cioè all’estrogeno solfato ma anche rispetto all’inibitore Irosustat. Le prime evidenze, emerse da due composti differenti solo relativamente alla posizione 3 del benzofurano (H o CH3), hanno mostrato che il derivato non sostituito in 3 possiede un’esclusiva attività inibitoria verso STS, mentre il derivato 3-metil-sostituito è in grado di fornire una doppia inibizione, sia di CYP19A1 che di STS.
Utilizzando una via di sintesi di 4 step, sono stati ottenuti i “sulfammati 3-H o 3-CH3” con vari gruppi funzionali sul fenile. In particolare, il secondo step della sintesi, che coinvolge la reazione di Rap-Stormer e l’ultimo step, che prevede l’introduzione del gruppo sulfamoile, hanno presentato alcune difficoltà. Sono state perciò esplorate due metodiche, per migliorare l’efficienza della reazione di Rap-Stormer, ma si sono avuti risultati incoerenti (rese variabili dal 12 all’80%), a seconda del sostituente presente sull’anello fenilico. Riguardo all’ultimo step, invece, si è migliorata la metodica variando il solvente di reazione ed omettendo la base, consentendo così di arrivare con successo al completamento della reazione. Tutti i composti finali sono stati inviati al Dott. Paul Foster dell’Università di Birmingham per l’esecuzione in vitro dei saggi di inibizione enzimatica verso CYP1941 e di STS.
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Abstract
In 2020, 2.3 million women received a new diagnosis of breast cancer, with ER+ (oestrogen receptor positive) cases accounting for over 70% of them. Despite the effectiveness of Aromatase Inhibitors (AIs) in ER+ breast cancer, the development of acquired resistance to third-generation of AIs is common. The clinical benefit rate decreases from 70% to 30%, thus making this malignancy a significant clinical challenge. More than 20% of patients will eventually develop resistance to AIs, and very limited treatment options are available. Ultimately, the prognosis is poor. The simultaneous inhibition of oestrogen synthesis from androgens through the aromatase enzyme CYP1941 and the depletion of oestrogen sulphate stores via the steroid sulfatase enzyme (STS) has led to the development of dual aromatase/sulfatase inhibitors (DASIs).
The research team of Professor Claire Simons at the School of Pharmacy and Pharmaceutical Science - Cardiff University had previously described potent AIs with a benzofuran/triazole scaffold. In my thesis project, I employed the design-in method to create DASIs by incorporating the sulfamoyl group, which is essential for sulfatase activity, into the phenol group of the AIs. A series of truncated sulfamate and carbamate compounds, which lacked the triazole group but retained the benzofuran framework, were designed based on their structural resemblance to the natural substrate, oestrogen sulphate, and the STS inhibitor Irosustat. Initial findings from two compounds, differing only at the benzofuran 3-position (H or CH3), showed that the 3-H derivative exhibited exclusive STS inhibitory activity, while the methyl-substituted one displayed a dual inhibition of CYP19A1 and STS.
By employing a 4-step synthetic approach, a series of sulfamates with either 3-H or 3-CH3 were synthesized and with various functional groups onto the phenyl ring. The second step of the synthetic pathway, involving the Rap-Stormer reaction, and the final step, the sulfamoylation, posed some challenges. Two methods were explored to enhance the efficiency of the Rap-Stormer reaction; however, yields remained inconsistent (ranging from 12% to 80%) depending on the substituent on the phenyl ring. On the other hand, a method was set up for the sulfamoylation reaction, i.e. the solvent was changed and the base omitted and this allowed the reaction to be completed. All final compounds were sent to Dr. Paul Foster at the University of Birmingham for enzyme inhibition testing against CYP1941 and STS.
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