Doppia inibizione della sub-unità 20S del proteasoma e EZH2 come nuova strategia per il trattamento del Mieloma Multiplo

Multiple myeloma (MM) is an incurable plasma cell neoplastic disease representing 10–15% ca. of all haematological malignancies diagnosed in developed countries. Proteasome is a key player in MM and proteasome inhibitors represent the current first-line treatment. However, these inhibitors are associated with limited clinical efficacy due to acquired resistance. One of the solutions adopted to overcome this problem is a poly-pharmacology approach, namely multitargeting drugs. The aim of this thesis is the investigation of two targets deeply involved in the disease: proteasome 20S and EZH2. This scientific research is focused on the selection of a potential pharmaceutical lead that can inhibit the two targets at the same time. The in silico investigation of the target binding sites has been performed, with the identification of common aspects and differences. X-ray structures co-crystallized with classical inhibitors will be presented in this thesis work, with the identification of common aspects and differences. Additionally, the analyses of the two candidates selected from molecular docking as possible dual inhibitors revealed that these could potentially bind to both pockets, owed to similar bonding features to the corresponding X-ray ligands. Finally, it will be reported the analysis of a session of molecular dynamics related to the two compounds within the binding sites of the targets with the consequent selection of one of the two compounds as a potential pharmaceutical lead able to inhibit both targets.

Il Mieloma Multiplo è una neoplasia incurabile delle plasmacellule, che rappresenta il 10-15% di tutte le patologie ematologiche diagnosticate nei paesi sviluppati. Il disfunzionamento del sistema ubiquitina-proteasoma ha un ruolo chiave nella patogenesi di questa malattia e, infatti, gli inibitori del proteasoma rappresentano la terapia d’elezione, seppur caratterizzata dalla rapida insorgenza di farmaco-resistenza. Un approccio poli-farmacologico, in grado di inibire contemporaneamente il proteasoma 20S ed EZH2 potrebbe rappresentare una valida alternativa. La ricerca scientifica ha l’obiettivo la selezione di un potenziale lead farmaceutico che può inibire entrambi i target contemporaneamente. In questo lavoro di tesi verranno descritte e approfondite le analisi in silico dei binding site delle strutture X-ray dei due target co-cristallizzati con inibitori classici allo scopo di individuare aspetti comuni e differenze. Sarà illustrata l’analisi in silico di un inibitore di EZH2 all’interno del binding site di P20S. Sarà descritta l’analisi in silico di due composti inibitori selezionati da una sessione di docking. Infine, sarà riportata l'analisi di una sessione di molecular dynamics relativa ai due composti all'interno dei binding sites dei target con la conseguente selezione di uno dei due composti come potenziale lead farmaceutico in grado di inibire entrambi i target.