Ricercatori in Brasile hanno preparato forme modificate degli alcaloidi prodotti da Uncaria guianensis , un vitigno legnoso originario della foresta pluviale amazzonica.

U. guianensis è una pianta medicinale comunemente nota come artiglio di gatto. Le versioni naturali degli alcaloidi sono ampiamente utilizzate per combattere tumori e infiammazioni, e possono aiutare a modulare il sistema immunitario. Gli scienziati hanno cercato di progettare sostanze chimiche terapeuticamente più potenti.

Lo studio è stato sostenuto dalla São Paulo Research Foundation—FAPESP e condotto da ricercatori affiliati all'Università di Ribeirão Preto (UNAERP) e all'Università Federale di São Carlos (UFSCar), entrambi nello stato di San Paolo. I risultati sono pubblicati in Rapporti scientifici .

alcaloidi, che sono composti organici prodotti da piante o microrganismi, sono stati a lungo utilizzati in medicina. Un esempio è la morfina, che si estrae dal papavero da oppio ( Papaver somniferum ).

Recenti studi hanno dimostrato che lievi modifiche nella struttura chimica di alcuni alcaloidi possono potenziarne gli effetti terapeutici. Fluorovinblastina, Per esempio, risulta dall'aggiunta di fluoro alla struttura chimica della vinblastina, un alcaloide naturale prodotto dalla pervinca rosea ( Catharanthus roseus ).

Ricercatori statunitensi hanno dimostrato che l'attività antitumorale della fluorovinblastina è 30 volte più potente di quella del composto naturale.

"Quando abbiamo confrontato la struttura della vinblastina e degli alcaloidi di U. guianensis , abbiamo trovato percorsi biosintetici molto simili. Una delle modifiche che abbiamo fatto è stata quindi simile:abbiamo sostituito un atomo di fluoro con un idrogeno nell'anello aromatico [una piccola parte della struttura della molecola], " disse Adriana Aparecida Lopes, un professore dell'Unità di Biotecnologie dell'UNAERP e primo autore dell'articolo.

Il risultato di questa piccola modifica è stato un nuovo alcaloide chiamato 6-fluoro-isomitrafillina, che ha tre idrogeni aromatici e un fluoro invece dei quattro idrogeni aromatici dell'alcaloide naturale. I ricercatori hanno anche prodotto un analogo chiamato 7-metil-isomitrafillina sostituendo un gruppo metilico con un idrogeno aromatico.

La ricerca è stata supportata da FAPESP tramite un Young Investigator Grant e un regolare assegno di ricerca nell'ambito del programma São Paulo Researchers in International Collaboration.

Un progetto che prosegue la ricerca è stato appena selezionato in un bando pubblicato congiuntamente da FAPESP; il Consiglio nazionale delle agenzie di finanziamento dello Stato (CONFAP); il Consiglio Nazionale per lo Sviluppo Scientifico e Tecnologico (CNPq, un'agenzia del governo brasiliano); e il Consiglio europeo della ricerca (CER).

Il nuovo progetto sarà condotto in collaborazione con Sarah O;Connor, Direttore dell'Istituto Max Planck per l'ecologia chimica in Germania.

Impianti da laboratorio

Sono state apportate modifiche agli alcaloidi utilizzando U. guianensis proprie vie metaboliche. In laboratorio sono state coltivate piantine (piante giovani) alte non più di 15 cm e alimentate con acqua e sostanze nutritive. A questo mezzo liquido sono stati aggiunti precursori degli alcaloidi naturali con piccole modifiche alle loro strutture.

"Questo protocollo è chiamato biosintesi diretta da precursori, " Ha spiegato Lopes. "La sintesi è fatta dalla pianta. Gli fornisco un'analoga chiave intermedia [precursore], che viene catturato e inserito nella sua via metabolica, formando un nuovo alcaloide. Questa è "chimica verde", " totalmente esente da solventi o reagenti, e utilizza un sistema di piantine in vitro."

Le piante sono state coltivate per 30 giorni e poi estratte. Gli estratti sono stati sottoposti a diversi tipi di cromatografia liquida e spettrometria di massa per identificare le sostanze presenti nell'estratto in base ai loro ioni corrispondenti. A seguito di questa caratterizzazione, processi chimici (cromatografici) sono stati usati per isolare gli analoghi degli alcaloidi.

I due nuovi analoghi alcaloidi modificati con fluoro e gruppi metilici sono stati analizzati mediante spettroscopia di risonanza magnetica nucleare (NMR) per confermare la loro struttura chimica.

Usando questo metodo, sono stati ottenuti circa uno o due milligrammi dei nuovi alcaloidi. I prossimi passi comporteranno l'aumento della produzione. Fare così, sarà necessario mettere a tacere la produzione degli alcaloidi naturali da parte della pianta, poiché i ricercatori vogliono che la pianta produca solo la versione fluorurata nel loro laboratorio.

"Dovremo mettere a tacere l'enzima TDC, che è presente nel metabolismo della pianta e converte l'aminoacido triptofano in triptamina. La pianta cesserà di produrre triptamina naturale e produrrà solo la versione modificata, " ha detto Lopes.

Il team si aspetta l'efficacia terapeutica dei nuovi composti ottenuti da U. guianensis utilizzando la biosintesi diretta dai precursori per essere più potenti di quelli prodotti naturalmente dalla pianta.