AKR1C3 e CYP17A1: bersagli molecolari di inibitori duali per il trattamento del carcinoma prostatico castrazione resistente

Prostate cancer constitutes one of the most prevalent forms of cancer in the population male population worldwide. In the vast majority of cases, affected individuals develop an advanced and metastatic form of cancer that requires recourse, in addition to radiation therapy, also by androgen deprivation (ADT), also referred to as "chemical castration." However, in many cases, after an initial period of tumor remission, patients develop a form of recurrence termed "castration-resistant prostate cancer" (CRPC) characterized by reactivation of androgen biosynthesis, which is particularly aggressive with an average survival of 18 months. In this form of tumor progression, CYP17A1 and AKR1C3, two enzymes involved in the biosynthetic pathway of testosterone (T) and dihydrotestosterone (DHT), which are found to be responsible for the progression of the carcinoma. The aim of the research is to identify possible new drugs that will inhibit the action of both enzymes to prevent the occurrence of recurrence. In this thesis work, we focused on studying the inhibitory activity against AKR1C3 of novel compounds designed in collaboration with the Department of Synthesis and Chemical Technology of Pharmaceutical Substances of the Faculty of Pharmacy of the Medical University of Lublin and with the MeDSYNTH research group of the DSTF of the University of Turin, structurally modulated to bind and inhibit both enzymes. Inhibition tests were then performed on a purified enzyme produced in-house in the laboratory of Biochemistry and Molecular Biology Molecular Biology to check for the possible presence of structures capable of binding and inhibiting both AKR1C3 and CYP17A1. In parallel, an optimized expression and purification for AKR1C3 that allows obtaining a purer enzyme preparation and in larger quantities, with a view to performing tests of enzyme kinetics.

Il cancro alla prostata costituisce una delle forme tumorali più diffuse tra la popolazione maschile mondiale. Nella gran maggior parte dei casi, gli individui affetti sviluppano una forma tumorale avanzata e metastatica che richiede il ricorso, oltre alla radioterapia, anche dalla deprivazione androgenica (ADT), altresì definita “castrazione chimica”. Tuttavia in molti casi, dopo un iniziale periodo di remissione del tumore, i pazienti vanno incontro a una forma di recidiva definita “carcinoma prostatico castrazione-resistente” (CRPC) caratterizzato dalla riattivazione della biosintesi degli androgeni, particolarmente aggressiva con una media di 18 mesi di sopravvivenza. In questa forma di progressione tumorale ricoprono un ruolo centrale CYP17A1 e AKR1C3, due enzimi che intervengono nel percorso biosintetico di testosterone (T) e diidrotestosterone (DHT), i quali risultano essere responsabili della progressione del carcinoma. Lo scopo della ricerca è l’identificazione di nuovi possibili farmaci che inibiscano l’azione di entrambi gli enzimi, per impedire l’insorgenza di recidive. In questo lavoro di tesi ci si è soffermati sullo studio dell’attività inibitoria nei confronti di AKR1C3 di nuovi composti progettati in collaborazione con il Department of Synthesis and Chemical Technology of Pharmaceutical Substances della facoltà di Farmacia della Medical University of Lublin e con il gruppo di ricerca MeDSYNTH del DSTF dell’Università degli studi di Torino, modulati strutturalmente per legare e inibire entrambi gli enzimi. Sono quindi state eseguite prove di inibizione su un sistema enzimatico purificato prodotto internamente al laboratorio di Biochimica e Biologia molecolare per verificare l’eventuale presenza di strutture in grado di legare e inibire sia AKR1C3 sia CYP17A1. Parallelamente, è stato messo a punto un protocollo ottimizzato di espressione e purificazione per AKR1C3 che permette di ottenere un preparato enzimatico più puro e in quantità maggiori, in prospettiva di eseguire prove di cinetica enzimatica.