Gli scienziati del campus della Florida del The Scripps Research Institute (TSRI) che avevano precedentemente scoperto il composto LNM E1 che uccide il cancro alla prostata, hanno ora avvicinato ulteriormente la famiglia delle molecole LNM ai test clinici "estraendo" le informazioni memorizzate nei genomi dei batteri. La loro ricerca suggerisce che questi geni nascosti detengono i progetti per la progettazione di nuovi, composti ancora più efficaci contro il cancro.
"Questo indica la strada verso una nuova opportunità terapeutica, "dice l'investigatore capo Ben Shen, dottorato di ricerca, Professore TSRI e co-presidente del Dipartimento di Chimica.
I risultati sono stati pubblicati oggi sulla rivista Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze .
Sbloccare molecole antitumorali in natura
La famiglia della leinamicina (LNM) è un gruppo di composti chiamati prodotti naturali, prodotto da un batterio che vive nel suolo. Fino ad ora, Shen e i suoi colleghi erano a conoscenza di un solo membro della famiglia LNM, un composto chiamato LNM. Modificando il genoma del batterio, il laboratorio Shen ha prodotto LNM E1, che hanno mostrato nel 2015 potrebbe reagire con specie reattive dell'ossigeno nelle cellule del cancro alla prostata, scatenando la morte.
"Quindi sapevamo che la molecola era utile, ma poi cosa? Avevamo bisogno di realizzare molte varianti per ottimizzare l'efficacia nei modelli animali, "dice Shen.
Sfortunatamente, sintetizzare LNM E1 per produrre analoghi si è rivelato difficile a causa della struttura complicata del composto.
La mancanza di analoghi ha portato Shen e i suoi colleghi a cercare aiuto nella natura. Per fortuna, i ricercatori hanno una risorsa preziosa nel campus della Florida del TSRI, dove Shen dirige la Natural Products Library Initiative, una libreria composta da prodotti naturali purificati, frazioni parzialmente pure, estratti grezzi e ceppi batterici raccolti da tutto il mondo e disponibili per lo screening.
Esaminando questa libreria e i set di dati pubblici, il team ha scoperto 49 batteri con geni che sembrano codificare per i membri della famiglia LNM. I ricercatori hanno confermato questa scoperta attraverso l'analisi bioinformatica e isolando molti dei composti LNM appena scoperti in laboratorio.
Con questa ricerca, Shen ei suoi colleghi ora hanno un'idea della diversità strutturale nei LNM. Hanno scoperto che mentre i batteri si sono evoluti per avere LNM con molte delle stesse caratteristiche, piccoli cambiamenti, come le differenze atomiche negli elementi costitutivi dei loro scaffold principali, potrebbe rendere alcuni LNM più o meno efficaci contro le cellule tumorali. Il prossimo passo sarà studiare le interazioni della molecola LMN con le cellule tumorali per scoprirlo.
Questa scoperta rappresenta un grande cambiamento nel modo in cui gli scienziati scoprono i candidati farmaci prodotti naturali. Shen ha spiegato che per molto tempo, gli scienziati hanno dovuto gettare un'ampia rete per scoprire potenziali composti medicinali, più o meno per caso, negli animali, impianti, batteri e funghi. Con il più concentrato, tecnica basata sul genoma impiegata al TSRI, gli scienziati possono avvicinarsi a fonti sospette di un potenziale farmaco in modo più efficiente, in questo caso, estrarre i genomi dei batteri per trovare le istruzioni per creare LNM.
"I progressi tecnologici che abbiamo realizzato ci consentono di identificare rapidamente le fonti di questi tipi di prodotti naturali, " dice Shen. "Questo potrebbe avere un impatto drammatico sulla pipeline di piombo della droga".
