Appunti Chimica farmaceutica I - parte 2

INIBITORI DELLA DHFR

La reazione catalizzata dalla DHFR (diidrofolato reduttasi) è comune al mammifero e al batterio. Pertanto:

1. Svantaggio → non ha un’azione selettiva. La DHFR umana e quella batterica possono avere piccole differenze ma sono

comunque due enzimi omologhi.

2. Vantaggio → target molto ampio in quanto presente sia nei procarioti che negli eucarioti.

Hanno tre usi terapeutici: antibatterici, antitumorali e antiparassitari. Se la molecola è più affine all’isoforma batterica allora

agirà prevalentemente come antibatterico mentre se risulta più affine all’isoforma umana agirà prevalentemente come

antitumorale.

CLASSICI Sviluppati seguendo un approccio ligand-based → richiamano la struttura dell’acido diidrofolico (antimetaboliti).

→ 20

Aminopterina Al posto del gruppo OH possiede

→

sul nucleo della pterina un gruppo amminico

(modificazioni isosterica). Fu la prima molecola

testata e poi tolta dal commercio in quanto tossica.

Metotressato Rispetto all’aminopterina possiede

→

un sostituente metilico sull’N dell’acido p-

amminobenzoico. Viene utilizzato in terapia come

antitumorale e come immunosoppressore in seguito

a trapianto.

10-EDAM (edapressato) Simile al metotressato, è

stato perso il gruppo amminico ma presenta un etile.

Si tratta quindi di un Etildeazametotressato.

Pralapressato: Possiede una struttura simile all’edapressato, con un gruppo propinilico al posto dell’etile. Pral ricorda che c’è un

gruppo propargilico quando lo si incontra bisogna chiedersi se è reattivo e dà legami covalenti, in questo caso no.

→

INTERAZIONE DI MTX e FA (acido folico) con DHFR L’acido folico fa due legami ad

→

H coinvolgendo il gruppo amminico esociclico (esterno dal ciclo) e uno dei due azoti

all’interno del ciclo. La presenza del metile nel metotressato causa una rotazione del

sistema biciclico → la molecola assume una conformazione diversa e il gruppo

amminico del sistema biciclico può formare un’interazione addizionale molto stabile.

Cambia la CONFORMAZIONE, quindi, cambiano le interazioni che fa rispetto all’acido

folico. L’acido diidrofolico non riesce più a scalzare il metotressato e di conseguenza

l’enzima risulta inibito. MTX è una molecola grande che non attraversa la membrana

per diffusione passiva, ma entra nella cellula sfruttando i trasportatori specifici per i

folati. Questo trasportatore è oggi bersaglio di nuovi antitumorali. I nuovi chemioterapici

hanno una porzione citotossica legata a una codina di acido folico (riconoscono il

trasportatore dell’a folico). I tumori sovraesprimono questi trasportatori, MTX è

efficace contro le cellule tumorali perché entra meglio nelle tumorali rispetto a quelle

sane e in seguito a ciò il farmaco si concentra di più nella cellula tumorale rispetto a

quella sana. I folati una volta all’interno della cellula si legano a più molecole di acido glutammico (aumenta PM) e si ottiene un

metotressato poliglutamminato che non è più in grado di uscire dalla cellula. L’effetto di concentrazione che avviene

specificamente nella cellula tumorale, fa sì che il MTX sia particolarmente efficace.

Problema della chemioterapia: sviluppo di resistenza → soggetti non rispondono al MTX perché la cellula utilizza le pompe di

efflusso: trasportatori che spostano fuori il MTX facendo scendere la concentrazione al di sotto di quella attiva, in questo caso

bisogna cambiare terapia. Le nuove molecole rispetto alle vecchie sono quindi un po’ più ingombranti per essere meno

riconosciute dalle pompe di efflusso (vedi pralatressato e EDAM).

Hanno attività nell’ordine del picomolare (di solito per la maggior parte dei farmaci è intorno al nanomolare) quindi queste

molecole sono estremamente attive, inibiscono l’enzima con un’alta efficacia. Pralatressato approvato nel 2009 per linfoma

(molecola abbastanza recente, strutture vecchie ma si fa ancora ricerca). Il metotressato e il pralatressato sono inibitori CLASSICI

della DHFR perché rispetto ad altri richiamano direttamente la struttura dell’acido diidrofolico. Nei farmaci del gruppo A invece

non si ha più questa struttura, l’elemento farmacoforico in questi ultimi è la diamminopirimidina.

NON CLASSICI

Possiedono una struttura diamminopirimidinica. Non vengono riconosciute dalle pompe di

efflusso.

Trimetoprim Di-amminopirimidina sostituita con un gruppo trimetossibenzenico. È presente

→

insieme al sulfametossazolo (sulfamidico) nel bactrim → consente di avere un’azione sinergica

andando a bloccare il pattern dei folati in due punti differenti e c’è meno probabilità che si sviluppi

resistenza:

1. Si blocca la DHFR (grazie al trimetoprim) 21

2. Si blocca la diidropteroato sintasi (grazie al sulfamidico).

Primetamina Presenta un p-clorobenzene in 5 e un etile in 6.

→

Usato con la leucovorina per trattare la toxoplasmosi e la

isosporiasi. Precedentemente usato come antimalarico ma non più

impiegato per lo sviluppo di resistenza.

Proguanil Presenta due guanidine, ma non è presente una

→

struttura diamminopirimidinica. In vivo si trasforma in un derivato

piridinico, la cicloguanil (derivato diamminopiridinico)

TOSSICITÀ SELETTIVA DEGLI INIBITORI DHFR Siccome la DHFR è coinvolta nel metabolismo di tutte le specie bisogna

→

sviluppare degli inibitori selettivi andando a cercare delle differenze strutturali tra i diversi enzimi e cercare di progettare

razionalmente delle molecole che possano interagire in maniera selettiva con l’una o con l’altra. L’attività di una molecola è

espressa come IC50, ovvero il 50% della concentrazione che inibisce l’attività: minore è la IC50, maggiore è attivo nei confronti

dell’enzima di quella specie. La progettazione dell’inibitore va poi validata con la misura sperimentale, quindi, le molecole

vengono testate sull’enzima proveniente da diverse specie. Perché è utile testare l’attività anche sul ratto? I ratti vengono utilizzati

per i test in vivo prima di effettuare gli stessi test sull’uomo. Il trimetoprim ha un IC50 maggiore nei confronti delle DHFR umana,

del ratto e del coniglio, mentre ha un IC50 minore nei confronti di E.coli e ancora minore di stafilococco e plasmodio → esso, quindi,

può essere utilizzato come antibatterico perché è più attivo nei confronti delle DHFR dei batteri. L’attività del metotressato sulla

DHFR è molto più bassa, ma utilizziamo come antitumorale e non come antibatterico perché si concentra di più nelle cellule

tumorali. La potenza sul target isolato non è tutto per stabilire l’indicazione terapeutica.

ANTIMETABOLITI CON STRUTTURA PURINICA E PIRIMIDINICA

Le purine e le pirimidine sono antimetaboliti che agiscono sulla sintesi del DNA bloccando l’allungamento della catena da parte

della DNA polimerasi (approccio ligand-based). Queste molecole ricordano molto il metabolita di partenza e hanno un

meccanismo d’azione multi-target.

ALLUNGAMENTO DELLA CATENA DI DNA Una

→

volta sintetizzati, i desossinucleosidi-trifosfato

(dNTP) fungono da building block per la sintesi del

DNA: la DNA polimerasi (lavore in direzione 5’-3’)

allunga la catena aggiungendo al terminale 3’ i

desossiribonucleotidi complementari al filamento

stampo. L’OH in 3’ attacca il primo fosfato nel

carbonio in 5, liberando pirofosfato e formando un

legame fosforico. In questi enzimi sono spesso

presenti degli ioni Mg2+ che coordinano il gruppo

fosfato indebolendo il legame fosfato e favorendo l’attacco dell’OH in 3’.

NUCLEOSIDI PURINICI

Hanno una base azotata purinica (adenina o guanina) legata allo zucchero. I nucleosidi prendono il nome di adenosina e guanosina.

ADENOSINA

Vidarabina (Ara-A) Adenina arabinoside → adenina legata all’arabinosio, un epimero al C2

del ribosio con l’OH sopra al piano. Essendo un epimero la somiglianza strutturare è molto

evidente e la molecola si comporta da antimetabolita. Essendo un epimero non ha lo stesso

riconoscimento da parte dell’enzima e anche se riuscisse a essere riconosciuto porterebbe

comunque a un prodotto diverso. Concetto importante del riconoscimento molecolare:

concetto di chiralità. Il riconoscimento molecolare è stereospecifico.

Fludarabina (vidarabina + fluoro) Anche in questo caso la somiglianza con il metabolita

→

di partenza è notevole. Differisce dall’adenosina per 2 modificazioni strutturali:

- introduzione di F sul nucleo purinico → viene riconosciuto dalla DNA polimerasi ma porta

alla sintesi di un DNA diverso

- presenza dell’arabinosio come zucchero. 22

GUANOSINA È in grado di fare 3 legami a H perché è presente sia il carbonile che il gruppo amminico.

Tutte le modificazioni riguardano lo zucchero:

Aciclovir Apertura dello zucchero (mancano i C2 e C3) → viene

→

eliminato il problema della stereochimica degli zuccheri. L’ultimo OH

mima l’OH in 5. Viene utilizzato per l’herpes. Dall’ Aciclovir derivano una

serie di altre molecole. Abbiamo una piccola molecola organica, abbiamo

tolto la chiralità semplificazione molecolare: apertura anello, + tolta

→

la chiralità. La molecola è ancora attiva e più facile da sintetizzare. È più

drug like dal punto di vista chimico.

Ganciclovir Viene persa la struttura dello zucchero e possiede un

→

CH2OH in più rispetto all’aciclovir.

Valaciclovir Profarmaco, l’OH dell’aciclovir è stato esterificato con il gruppo carbossilico di una valina (aa apolare, lipofilo),

→

che aumenta la lipofilia della molecola e migliora le proprietà farmacocinetiche. L’aciclovir è una molecola polare per via degli OH

ma facendo l’estere della valina si migliora la PK. CONIUGAZIONE CON AA PER MODULARE LA PK È UN PROCEDIMENTO

COMUNE.

6-desossiaciclovir Profarmaco, l’assenza del desossi in 6 fa perdere la funzione da antimetabolita ma viene ossidato in

→

aciclovir.

ATTIVAZIONE DI ACICLOVIR Grazie al suo meccanismo di attivazione può

→

essere utilizzato anche per la terapia antivirale sistemica: è una molecola sicura e

non ha un effetto citotossico. La forma attiva è l’aciclovir trifosfato → per bloccare

la sintesi del DNA come antimetabolita deve essere sotto forma di dNTP.

1. Il primo passaggio è mediato da una timidina chinasi virale (selettività) e

l’aciclovir viene fosforilato in maniera selettiva sull&rsquo