Resistenza antimicrobica: progettazione e sintesi di nuovi inibitori di metallo beta-lattamasi

Una delle problematiche che affligge il XXI secolo riguarda la velocità con cui i batteri sviluppano resistenza antimicrobica, fenomeno che sormonta facilmente la scoperta e lo sviluppo di nuovi farmaci efficaci, dando vita ad una vera e propria emergenza sanitaria globale. L’Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS) regolarmente aggiorna un elenco di patogeni resistenti agli antimicrobici per i quali è urgente studiare nuove terapie, tra cui si distinguono i batteri Gram-negativi resistenti alla classe di antibiotici dei carbapenemi. Il loro principale meccanismo di resistenza risulta essere la produzione di enzimi b-lattamasi in grado di idrolizzare l’anello b-lattamico. Le b-lattamasi sono suddivise secondo i criteri di Ambler in quattro gruppi molecolari (A, B, C, D). Le classi A, C e D hanno un residuo di serina nel sito attivo e vengono chiamate serina b-lattamasi (SBLs) mentre la classe B presenta un atomo di zinco come co-fattore per l’attività catalitica e per questo gli enzimi vengono detti metallo b-lattamasi (MBLs). Questa classe include le BLs più diffuse e clinicamente rilevanti come New Delhi metallo b-lattamasi (NDM), Verona integron-encoded metallo b-lattamasi (VIM) e Imipenemasi (IMP). Un valido approccio utilizzato per contrastare l’antibiotico-resistenza è la somministrazione, in combinazione all’antibiotico, di un inibitore delle b-lattamasi, che dovrebbe ripristinare la suscettibilità dei batteri Gram-negativi verso gli antibiotici b-lattamici precedentemente scartati dalle terapie. Diversi inibitori sono stati esaminati nel corso degli anni ma solo pochi hanno raggiunto studi clinici e spesso con risultati vacillanti; perciò, c’è forte richiesta di sviluppare inibitori efficaci di questi enzimi. In particolare, l’enzima NDM-1 risulta inibito da composti contenenti una funzione tiosemicarbazonica o tiosemicarbazidica, soggette a tautomerizzazione iminotiolo/tiourea, che danno origine ad un gruppo tiolico in grado di coordinare l’atomo di zinco inserito nel sito attivo dell’enzima. Lo scopo di questo lavoro di tesi è stato quello di modificare strutture di molecole con porzione tiosemicarbazonica dimostratesi potenzialmente attive in studi precedenti, per poi sintetizzarle al fine di ottenere nuovi inibitori di metallo b-lattamasi di tipo B1 con spettro d’azione più ampio e migliore potenza inibitoria. Sono stati sintetizzati ventiquattro candidati con sottostruttura tiosemicarbazonica: la prima serie è composta da dodici derivati della N-metilpiperazina N-tioidrazide, la seconda da dodici derivati della morfolina N-tioidrazide. Per valutare l’attività dei composti sintetizzati nel chelare lo ione Zn2+ sono state condotte analisi spettrofotometriche nel campo UV-vis. Per tre composti che hanno presentato una maggiore variazione del profilo di assorbimento in seguito alla formazione del complesso con lo ione Zn2+ è stata studiata e calcolata la KD per lo ione Zn2+ e si sono ottenuti valori nell'ordine del micromolare che presuppongono una buona affinità dei composti a questo ione. In conclusione, si può affermare che sulla base delle indagini condotte in precedenti lavori e nel presente, i progressivi miglioramenti strutturali apportati ai candidati in studio stanno permettendo l’avanzamento della conoscenza e della successiva sintesi di efficaci inibitori di MBLs, significativi nel mantenere gli antibiotici efficaci contro le malattie batteriche e rallentare l’incalzante fenomeno dell’antibiotico-resistenza.