Isolamento di metaboliti secondari da un estratto cellulare del genere Amphidinium, loro caratterizzazione strutturale e preliminare studio tossicologico

Natural products, also known as secondary metabolites, have long attracted the interest of the scientific community as they constitute a rich source of pharmacologically active agents, which have played a historical role in the evolution of medicine. The marine ecosystem, much less explored than the terrestrial one, hosts a series of macro and microorganisms that have developed unique metabolic abilities to guarantee their survival in a hostile habitat, resulting in the biosynthesis of secondary metabolites that exhibit peculiar biological activities. Among the many marine natural products (PNMs) isolated until today, one of the most representative groups for potential therapeutic applications and the possible use as a pharmacological tool is that of the polyethers produced by dinoflagellates. The exploitation of these metabolites has been almost zero due to the low cellular efficiency of the dinoflagellates. In order to obtain significant amounts of PNMs the European project BIOTECMAR was born with the aim of realizing effective methods for the production of dinoflagellates of the genus Amphidinium in semi-industrial scale. The fundamental aspect of this thesis was to identify the presence of secondary metabolites, to confirm that these cultures actually made it possible to obtain natural products; this is a result that cannot be taken for granted since sometimes some of the microorganism genes remain silent in vitro. The initial cellular extract was subjected to an iexhaustive chromatographic treatment which allowed to isolate 4.2 mg of product A and 2.0 mg of product B. Through spectroscopic analysis it was possible to identify product A as Luteophanol D, belonging to the amphidinol class, molecules endowed with powerful haemolytic and antifungal activity. Product B is still under study. It is hoped that with further studies and the refinement of the production and extraction processes it will be possible to obtain significant quantities of secondary metabolites to deepen their studies and to identify possible therapeutic applications.

I prodotti naturali, noti anche come metaboliti secondari, suscitano da tempo l'interesse della comunità scientifica poiché costituiscono una ricca fonte di agenti farmacologicamente attivi, con un ruolo storico nell'evoluzione della medicina. L'ecosistema marino, molto meno esplorato di quello terrestre, ospita una serie di macro e microorganismi che hanno sviluppato capacità metaboliche uniche per garantire la propria sopravvivenza in un habitat ostile, con conseguente biosintesi di metaboliti secondari aventi attività biologiche peculiari. Tra i numerosi prodotti naturali di origine marina (PNMs) isolati fino ad oggi, un gruppo molto significativo, per le potenziali applicazioni terapeutiche ed il possibile uso come strumento farmacologico, è quello dei polieteri prodotti da dinoflagellati. Lo sfruttamento di questi metaboliti è stato però finora quasi nullo a causa del basso rendimento cellulare dei dinoflagellati. Proprio allo scopo di ottenere quantità significative di PNMs è nato il progetto europeo BIOTECMAR con l'obbiettivo di realizzare metodi efficaci per la produzione di dinoflagellati del genere Amphidinium in scala semi-industriale. L'aspetto fondamentale di questa tesi è stato individuare la presenza di metaboliti secondari, per avere conferma del fatto che queste colture permettessero effettivamente di ottenere prodotti naturali; si tratta di un risultato non scontato dal momento che talvolta in vitro alcuni geni dei microrganismi rimangono silenti. L'estratto cellulare iniziale è stato sottoposto ad un approfondito trattamento cromatografico che ha permesso di isolare 4,2 mg di prodotto A e 2,0 mg di prodotto B. Mediante l'analisi spettroscopica è stato possibile identificare il prodotto A come Luteofanolo D, appartenente alla classe degli amfidinoli, molecole dotate di potente attività emolitica ed antifungina. Il prodotto B risulta essere ancora in fase di studio. Si spera che con ulteriori studi ed il perfezionamento dei processi di produzione ed estrazione sia possibile ottenere quantità significative di metaboliti secondari per approfondirne gli studi e per individuare le possibili applicazioni terapeutiche.