Studio della capacità dell’enzima 17β-idrossisteroide deidrogenasi di tipo 5 (AKR1C3) di attivare prodrug bioreduttive come potenziale strategia terapeutica nel trattamento del cancro alla prostata

ABSTRACT Prostate cancer is one of the most common forms of cancer in the male population, and in most cases, it develops into an advanced and metastatic tumor. Currently, the first-line therapy is hormone deprivation, implemented to achieve total androgen blockade, also referred to as "chemical castration," since androgens play a crucial role in the development and progression of the disease. However, despite pharmacological blockade, after an initial period of tumor remission, many patients progress to a more aggressive and therapy-resistant recurrent form, known as "castration-resistant prostate cancer" (CRPC). For this reason, there is an urgent need to develop new therapeutic approaches. In recent years, particular attention has been given to the tumor microenvironment itself. Solid tumors are characterized by hypoxic regions with low oxygen concentrations, which pose a major challenge during treatment as they are associated with resistance to chemotherapy and radiotherapy and the emergence of aggressive and resistant phenotypes. In this form of tumor progression, the enzyme aldo-keto reductase 1C3 (AKR1C3) is overexpressed. The aim of this work is to investigate new potential prodrugs activated by the enzyme AKR1C3 in a hypoxic environment, referencing literature data suggesting potential activation of molecules containing a nitro group in their structure, while also testing the bioreductive prodrug AQ4N. To achieve this, methods using high-performance liquid chromatography (HPLC) were developed to separate the molecules from any active metabolites. These methods were first tested on a positive control and subsequently in the analysis of any metabolites obtained after incubation of the reaction in a buffer in both normoxic and hypoxic environments. Finally, the ability of two cell lines (22RV1 and A549) expressing the AKR1C3 enzyme to activate AQ4N was also tested. The tests were conducted in both normoxic and hypoxic environments.

ABSTRACT Il cancro alla prostata è una delle forme tumorali più diffuse nella popolazione maschile e nella maggior parte dei casi si sviluppa una forma tumorale avanzata e metastatica. Attualmente la terapia di prima scelta risulta essere la deprivazione ormonale, attuata per ottenere un blocco androgenico totale, definita anche “castrazione chimica”, in quanto gli androgeni costituiscono un elemento cruciale nello sviluppo e nella progressione della patologia. Tuttavia, nonostante il blocco farmacologico, dopo un iniziale periodo di remissione del tumore, molti pazienti progrediscono a una forma recidiva più aggressiva e resistente alla terapia, definita “carcinoma prostatico castrazione-resistente” (CPCR). Per questo motivo la necessità di sviluppare nuovi approcci terapeutici è risultata impellente. Negli ultimi anni particolare attenzione è stata dedicata al microambiente tumorale stesso. I tumori solidi sono caratterizzati da regioni ipossiche, a basse concentrazioni di ossigeno, che costituiscono la difficoltà maggiore in fase di trattamento poiché sono associate a resistenza alla chemio e alla radioterapia e all’insorgenza di fenotipi aggressivi e resistenti. In questa forma di progressione tumorale risulta over-espresso l’enzima aldo-cheto reduttasi 1C3 (AKR1C3). Lo scopo di questo lavoro è la ricerca di nuove potenziali prodrug attivate dall’enzima AKR1C3 in ambiente ipossico, facendo riferimento a dati di letteratura che suggerivano una potenziale attivazione di molecole contenenti nella struttura un nitrogruppo, e testando parallelamente la prodrug bioreduttiva AQ4N. Per fare ciò sono stati sviluppati dei metodi adoperanti la cromatografia liquida ad alta prestazione (HPLC), in grado di separare le molecole da eventuali metaboliti attivi. Tali metodi sono stati testati prima su un controllo positivo e successivamente nell’analisi di eventuali metaboliti ottenuti dopo incubazione della reazione in buffer. Successivamente è anche stata testata l’abilità di due linee cellulari (22RV1 e A549) esprimenti l’enzima AKR1C3 di attivare AQ4N. I test sono stati effettuati in ambiente normossico e in ambiente ipossico.