Bloccare i segnali che provocano le malattie
Alcune tra le patologie più importanti, tra cui quelle cardiovascolari e renali, cancro e diabete mellito, provocano enorme mortalità e morbilità su scala globale. Dal punto di vista biomedico, queste malattie condividono una rete di percorsi chimici, il cAMP (adenosin monofosfato ciclico compartimentato). L'AMP ciclico viene generato dall'adenilil ciclasi (AC) in risposta a vari segnali esterni alla cellula. L'attivatore principale del cAMP è la protein-chinasi A (PKA). Il collegamento avviene tramite gli AKAP (proteine di ancoraggio della chinasi), che coordinano la segnalazione cAMP legando il PKA a vari sistemi di compartimento delle cellule come la membrana plasmatica e la membrana mitocondriaca esterna, cioè la cosiddetta compartimentazione. Sia la compartimentazione sia tutte le interazioni da proteina a proteina che si verificano nel mondo biochimico del cAMP sono estremamente specifiche e offrono molteplici possibilità di intervento dal punto di vista farmacologico. Il progetto THERA-CAMP, finanziato dall'UE, aveva lo scopo di identificare le molecole piccole come possibili obiettivi farmacologici, in grado di influire sulle interazioni delle proteine di segnalazione con le proteine responsabili dell'ancoraggio ai compartimenti cellulari. Prima di tutto, gli scienziati di THERA-CAMP hanno cercato di individuare le molecole che partecipano all'azione di AC, AKAP e PKA, avvalendosi di innovativi biosensori basati su tecniche FRET (trasferimento di energia per risonanza della fluorescenza) e BRET (trasferimento di energia per risonanza della bioluminescenza). Le reazioni da proteina a proteina interessanti per il progetto sono state caratterizzate biochimicamente tramite studi di modellazione molecolare. Gli scienziati del progetto hanno inoltre ideato sistemi di screening per l'identificazione degli interferenti delle molecole piccole nelle reti cAMP compartimentate. Grazie alle analisi cellulari BRET, è stato possibile individuare numerosi spunti di interesse per lo studio delle patologie neurologiche. Gli scienziati hanno scoperto un'interazione dinamica riguardante il Lis, una proteina che quando subisce una mutazione porta all'insorgenza delle encefalie. THERA-CAMP ha inoltre individuato il Ndel1, una proteina interagente con DISC1, che subisce una mutazione nella schizofrenia. Sottoponendo a screening una libreria di 20.000 molecole è stato possibile identificare varie classi di composti che inducono o inibiscono la rilocalizzazione di una molecola cAMP. Un esempio è costituito dalla fosfodiesterasi, che è collegata alla malattia polmonare ostruttiva cronica (COPD), alla fibrosi e ai disturbi del sonno. La stessa attività ha permesso inoltre di identificare molecole per la terapia di patologie collegate alla ritenzione idrica, come l'insufficienza cardiaca cronica e la cirrosi epatica. La capacità di identificare molecole piccole con esami concorrenti basati sulla risonanza plasmonica di superficie (SPR) si è dimostrata estremamente proficua, poiché ha permesso di descrivere circa 140 molecole con potenziale di interferenza AKAP-PKA. La cosa interessante è che 20 di esse sono composti naturali, flavonoidi e polifenoli. Il progetto THERA-CAMP ha aperto una prospettiva completamente nuova sui meccanismi di interferenza con le cascate biochimiche che provocano le malattie. Applicando i protocolli di ricerca implementati da questa iniziativa, infatti, sarà possibile determinare in modo più accurato gli effetti collaterali della terapia basata su molecole piccole, mentre la segnalazione cAMP compartimentata potrà essere sfruttata per curare le malattie che non rispondono alla farmacoterapia tradizionale.
