Attività di inibitori di AKR1C3 su linee cellulari tumorali

Human 3α -hydroxysteroid dehydrogenase type 5 (HSD17B5 or AKR1C3) is a NADPH-dependent enzyme. It belongs to aldo¿keto reductase superfamily, it is highly expressed in testes, in basal cells of the prostate, in mammary glands and in liver. It catalases different enzymatic reactions among biosynthesis of bile acids and of steroid hormones metabolism and prostaglandins (PG) one (T.M.Penning et al. 2004). AKR1C3 reduces position 17 of 4-androstene-3,17-dione to testosterone and estrone to 17β-estradiol. AKR1C3 also catalyses the reduction of prostaglandin PGH2 to PGF2, involved in cell proliferation, and PGD2 to 9α,11β-PGF2 (Michael C. Byrns et al 2010). AKR1C3 is interesting because it is overexpressed in different kind of cancers as breast cancer, prostatic cancer (PCa) and chronic myelogenous leukemia (Michael C. Byrns et al 2010). Androgens play an important role in tumour growth and progression in PCa and in castration-resistant prostate cancer (CRPC), furthermore AKR1C3 seems to be involved in resistance to pharmacological and radiation therapy (A.C.Pippione et al. 2018). The inhibition of AKR1C3 should be a new therapeutic strategy for these cancers. Some compounds, as indomethacin, phenylanthranilic acids, flavonoids and cinnamic acids and cyclopentane derivatives, have shown the ability to inhibit AKR1C3, but no selective inhibitors of AKR1C3 are in clinical use at the moment (Michael C. Byrns et al 2010). The Medsynth group of the Department of Drug Science and Technology synthesized a series of derivatives of indomethacin and flufenamic acid. Flufenamic acid and indomethacin are nonsteroidal anti-inflammatory drugs, they inhibit cyclooxygenase (COX) 1 and 2 involved in inflammatory process. Flufenamic acid and indomethacin inhibit AKR1C3 and AKR1C2, that share 86% sequence similarity. COX activity of these drugs depends on a carboxylic acid moiety, which forms a salt bridge with Arginine 120. Derivatives without carboxylic acid moiety have a minor COX activity. In these new compounds hydroxyazoles replace the carboxilix acid moiety, indeed they are bioisosters. The Medsynth group synthesized AKR1C inhibitors without COX activity, thus increasing the selectivity towards AKR1C3 over AKR1C2 in comparison to flufenamic acid and indomethacin. Structure¿activity relationship studies show that the activity of those compounds derives from the trifluoromethylphenyl group and the 3-hydroxy-1,2-benzoxazole (A.C.Pippione et al. 2018). We tested these new derivatives in three PCa cell lines: 22Rv1(human PCa epithelial cell line), LnCap (epithelial cells of prostatic metastatic carcinoma), Vcap (epithelial cells of prostatic carcinoma derived from metastatic site) and on two colorectal cancer cell lines, HT-29 and HCT116.

La 3α-idrossisteroide deidrogenasi umana di tipo 5 (HSD17B5 o AKR1C3) è un enzima NADPH dipendente facente parte della super-famiglia delle aldo-chetoreduttasi, ampiamente espresso nei testicoli, nelle cellule basali della prostata, nelle ghiandole mammarie e nel fegato. Catalizza diverse reazioni enzimatiche tra cui la biosintesi degli acidi biliari e il metabolismo di ormoni steroidei e prostaglandine (T.M.Penning et al. 2004). AKR1C3 riduce la posizione 17 del 4-androstene-3,17-dione per formare testosterone e riduce la posizione 17 dell'estrone formando 17β estradiolo. AKR1C3 catalizza anche la riduzione dell'endoperossido prostaglandina PGH2 ottenendo PGF2, coinvolta nell'aumento della proliferazione cellulare e la riduzione della prostaglandina PGD2 a 9α,11β-PGF2 (Michael C. Byrns et al 2010). L'interesse per l'enzima AKR1C3 è dovuto al fatto che risulta essere overespresso in diversi tumori quali il tumore alla mammella, alla prostata (PCa), la leucemia mieloide acuta (Michael C. Byrns et al 2010). In particolare, nel PCa e nel tumore alla prostata ormone refrattario (CRPC) è stato dimostrato che gli androgeni giocano un ruolo importante nella crescita e progressione tumorale; inoltre AKR1C3 sembra essere coinvolto nella resistenza alla chemioterapia e alla radioterapia (A.C.Pippione et al. 2018). Inibire l'enzima AKR1C3 potrebbe rappresentare una strategia terapeutica per questi tumori. Diversi studi hanno dimostrato la potenzialità di diversi composti di inibire AKR1C3: l'indometacina, gli acidi fenilantranilici, flavonoidi, acidi cinnamici, derivati con anelli ciclopentanici, ma ad oggi non esiste un inibitore selettivo di AKR1C3 utilizzato in clinica (Michael C. Byrns et al 2010). Il gruppo Medsynth del Dipartimento di Scienza e Tecnologia del Farmaco ha sintetizzato una serie di composti modificando la struttura di acido flufenamico e indometacina. Acido flufenamico e indometacina sono antiinfiammatori non steroidei, e inibiscono le ciclossigenasi (COX) 1 e 2 coinvolte nel processo infiammatorio; hanno però dimostrato anche una buona attività inibitoria nei confronti di AKR1C3 e AKR1C2, enzimi che presentano una omologia dell'86%. L'interazione con le COX è dovuta al gruppo carbossilico, che crea un legame a ponte salino con l'arginina 120 nel sito catalitico dell'enzima. Modifiche del gruppo carbossilico nei due farmaci hanno dimostrato che la sua eliminazione causa una diminuzione dell'attività sulle COX. Il carbossilato è stato sostituito nei nuovi composti sintetizzati con gruppi idrossazolici che si sono dimostrati essere bioisosteri del gruppo acido. Sono stati quindi ottenuti composti che inibiscono AKR1C3 senza avere attività sulle COX. I nuovi composti sono più selettivi verso l'isoforma AKR1C3 rispetto all'indometacina e all'acido flufenamico e studi di relazione struttura attività hanno dimostrato che ciò è dovuto all'introduzione nella struttura di sostituenti 3-idrossi-1,2,bezossazolo e CF3 (A.C.Pippione et al. 2018). I composti sono stati testati su tre linee cellulari di PCa: 22Rv1 (cellule epiteliali umane di PCa), LnCap (cellule epiteliali di carcinoma prostatico metastatico), Vcap (cellule epiteliali di carcinoma prostatico derivanti da un sito metastatico) e su due linee cellulari del colon retto, HT-29 e HCT 116