Effetti di analoghi del cannabidiolo sulla proliferazione di linee cellulari umane

The plant Cannabis sativa, better known as marijuana, has long been used for medical purposes throughout human history. Over 500 chemical compounds have been isolated and identified from Cannabis, but the pharmacological properties of this plant are due to its main psychotropic compound, delta-9-tetrahydrocannabinol (Δ9-THC), while the main non-psychoactive compound is cannabidiol (CBD). The biological effects of cannabinoids are mediated by the activation of G-protein-coupled receptors, the cannabinoid receptor type 1 (CB1), mainly expressed in the central nervous system, and the cannabinoid receptor type 2 (CB2), more expressed in the peripheral nervous system. Although the psychoactive effects of cannabinoids have limited their use in clinical practice (Zou & Kumar, 2018), in recent years their therapeutic potential and their possible use in the treatment of various diseases, such as Alzheimer disease and Parkinson, is increasingly evident. The aim of the thesis was to study effects on cell viability of THC, CBD and its derivatives synthetized in the Organic Chemistry Laboratory, Prof Barge, DSTF, on four different cell lines HCT116, HT-29, SH-SY5Y and THP-1. The presence of CB1 and CB2 receptors on these cells was initially determined using the Western Blot technique. The four cell lines were incubated for 48 and 72 hours with the compounds in a range of concentrations between 0,123 and 30 µM. Cell viability was assessed using a luminescence assay, the CellTiter-Glo®, which allows to indirectly measure the number of viable cells based on the amount of ATP released. In all cell lines, THC and CBD do not statistically significantly change cell viability, only THP-1 is more sensitive than other cells to CBD. In general, the substitution of both hydroxyls reduces the antiproliferative activity of the compounds: bis(oxyranylmethyl)-CBD and dimethyl-CBD have IC50 above 30 µM. In particular, the replacement of both hydroxyls with a methyl group reduces the antiproliferative activity of the molecules: the cells are more sensitive to monomethyl-CBD than to dimethyl-CBD, in all cell lines, both at 48 and 72 hours. These data are of course preliminary, but allow us to hypothesize a different use of the compounds: the most active derivatives on cells with antiproliferative activity could be studied as antitumor compounds. Compounds that do not modify cell viability could instead have a protective role in neurodegenerative diseases and will therefore be tested in in vitro models of Alzheimer's or Parkinson's diseases. -Mechoulam R, Hanuš LO, Pertwee R, Howlett AC. Early phytocannabinoid chemistry to endocannabinoids and beyond. Nature reviews neuroscience. 2014; 15(11); 757-764 -Zou S, Kumar U. Cannabinoid Receptors and the Endocannabinoid System: Signaling and Function in the Central Nervous System. Int. J. Mol. Sci. 2018; 19(3); 833

La Cannabis sativa, meglio conosciuta come marijuana, è stata a lungo utilizzata per scopi medici nel corso della storia umana. Dalla Cannabis sono stati isolati e identificati oltre 500 composti chimici ma le numerose proprietà farmacologiche di questa pianta sono da imputare al suo principale composto psicotropo, il delta-9-tetraidrocannabinolo (Δ9-THC), mentre il principale composto non psicoattivo è il cannabidiolo (CBD). Gli effetti biologici dei cannabinoidi sono mediati dall'attivazione di recettori accoppiati a proteine G ovvero il recettore dei cannabinoidi di tipo 1 (CB1), prevalentemente espresso a livello del sistema nervoso centrale, e il recettore dei cannabinoidi di tipo 2 (CB2), espresso maggiormente a livello periferico. Nonostante gli effetti psicoattivi dei cannabinoidi abbiano ampiamente limitato il loro uso nella pratica clinica (Zou & Kumar, 2018), negli ultimi anni è stato evidenziato il loro potenziale terapeutico e il loro possibile utilizzo nel trattamento di diverse patologie come malattia di Alzheimer e morbo di Parkinson. Lo scopo della tesi è stato quello di studiare l’effetto sulla vitalità cellulare del THC, del CBD e di alcuni suoi derivati sintetizzati nel Laboratorio di Chimica Organica del Prof Barge del DSTF su quattro diverse linee cellullari HCT116, HT-29, SH-SY5Y e THP-1. È stata inizialmente determinata la presenza dei recettori CB1 e CB2 sulle cellule grazie all’utilizzo della tecnica del Western Blot. Per lo studio della vitalità cellulare, le quattro linee cellulari sono state incubate per 48 e 72 ore con i composti, in un range di concentrazioni comprese tra 0,123 e 30 µM, e la vitalità è stata valutata utilizzando un saggio di luminescenza, il CellTiter-Glo®, che permette di misurare indirettamente il numero di cellule vitali in base alla quantità di ATP prodotto. In tutte le linee cellulari, il THC ed il CBD non modificano in maniera statisticamente significativa la vitalità cellulare, sole le THP-1 sono più sensibili delle altre cellule al CBD. In generale, la sostituzione di entrambi gli ossidrili riduce l’attività antiproliferativa dei composti: il bis(ossiranilmetil)-CBD ed il dimetil-CBD hanno delle IC50 superiori a 30 µM. In particolare, la sostituzione di entrambi gli ossidrili con un gruppo metilico annulla l’attività antiproliferativa delle molecole: le cellule sono più sensibili al monometil-CBD rispetto al dimetil-CBD, in tutte le linee cellulari, sia a 48 che a 72 ore. Questi dati sono naturalmente preliminari, ma ci permettono di ipotizzare un uso differente dei composti: i derivati più attivi sulle cellule con attività antiproliferativa potrebbero essere studiati come antitumorali. I composti che non modificano la vitalità cellulare potrebbero invece avere ruolo protettivo in patologie degenerative e saranno quindi testati in modelli in vitro di Alzheimer o Parkinson. -Mechoulam R, Hanuš LO, Pertwee R, Howlett AC. Early phytocannabinoid chemistry to endocannabinoids and beyond. Nature reviews neuroscience. 2014; 15(11); 757-764 -Zou S, Kumar U. Cannabinoid Receptors and the Endocannabinoid System: Signaling and Function in the Central Nervous System. Int. J. Mol. Sci. 2018; 19(3); 833