Determinazione delle capacità camaleontiche di composti ad interesse farmaceutico

Il moderno drug discovery si focalizza sulla ricerca di molecole grandi e con strutture complesse che modulino l’azione dei target per i quali l’interazione con i farmaci tradizionali non è possibile. Al contrario di questi ultimi, spesso in linea con la regola del 5 (Ro5) di Lipinski, le nuove molecole vengono caratterizzate non solo tramite le classiche proprietà molecolari ma necessitano di ulteriori descrittori che permettano una descrizione più completa del profilo farmacocinetico. A questo riguardo, di particolare interesse è la capacità camaleontica. Un camaleonte molecolare è una molecola in grado di modificare la sua conformazione sulla base delle condizioni di polarità dell’ambiente. In un ambiente non-polare il riarrangiamento della struttura comporta la formazione di legami ad idrogeno intramolecolari tra i sostituenti polari, così da nasconderli. Questa caratteristica permette a molecole grandi e flessibili sia di attraversare le membrane fosfolipidiche, caratterizzate da un core idrofobico, sia di essere solubili in ambienti polari. Se così non fosse, le grandi dimensioni e l’elevata polarità delle strutture impedirebbero alle molecole di raggiungere il target d’interesse. Questo lavoro di ricerca è centrato sulla definizione ed implementazione di un descrittore cromatografico sperimentale in grado di fornire indicazioni, anche quantitative, rispetto alla capacità camaleontica di una molecola. In questo studio è stato utilizzata una fase stazionaria non polare, un co-polimero stirene/divinil benzene (PLRP-S) ed una fase mobile polare a composizione variabile di acetonitrile/tampone pH 7.0. Questo sistema permette di mimare le condizioni a cui la molecola sarà soggetta all’interno dell’organismo: la fase stazionaria non-polare permette di valutare i comportamenti del composto in un ambiente simile al core idrofobico dei fosfolipidi, mentre la fase mobile consente di indagare come la molecola modifichi la sua conformazione a seconda della polarità dell’ambiente. A tal fine, la grandezza utilizzata è il log k, in particolare se ne valuta l’andamento rispetto all’aumentare della % di ACN. Per le piccole molecole log k diminuisce all’aumentare di %ACN. Per le molecole di grandi dimensioni questo andamento subisce un’inversione per %ACN>80/90: in corrispondenza di questi valori si ha un aumento nel valore di log k. La differenza nell’andamento di piccole e grandi molecole è attribuibile ai cambiamenti conformazionali che interessano i composti grandi e flessibili. Per poterne quantificare la variazione abbiamo messo a punto un metodo che utilizza i valori sperimentali di log k per %ACN=50/60/70 e 100. Con i primi tre valori si ottiene una retta da cui si estrapola un volare calcolato al 100% ACN. Tale valore viene sottratto all’analogo sperimentale ottenendo così un valore associabile al descrittore della proprietà camaleontica, definito come CHAMELOGK. Tanto maggiore è CHAMELOGK, tanto maggiore è la capacità camaleontica esplicitata dalla molecola. Dopo un’analisi esplorativa di alcuni composti di riferimento, questo lavoro si è focalizzato su 6 composti della casa farmaceutica Boehringer e un settimo di natura commerciale, il GEFITINIB. Sul fronte dimensionale, i composti industriali sono molecole con PM elevato, mentre il GEFITINIB è considerabile una molecola in linea con i Ro5. Inoltre, sulla base sulla ionizzazione, 3 delle strutture sono neutre mentre le rimanenti sono basiche.