I ricercatori della Stanford University hanno scoperto un modo rapido e sostenibile per produrre sinteticamente un promettente composto antitumorale direttamente in laboratorio. La disponibilità del composto è stata limitata perché la sua unica fonte naturale attualmente conosciuta è una singola specie vegetale che cresce esclusivamente in una piccola regione della foresta pluviale dell'Australia nord-orientale.

Il composto, designato EBC-46 e tecnicamente chiamato tigilanol tiglate, agisce promuovendo una risposta immunitaria localizzata contro i tumori. La risposta rompe i vasi sanguigni del tumore e alla fine uccide le sue cellule cancerose. EBC-46 è entrato di recente in studi clinici sull'uomo in seguito al suo tasso di successo estremamente elevato nel trattamento di un tipo di cancro nei cani.

Data la sua struttura complessa, tuttavia, EBC-46 era apparso sinteticamente inaccessibile, il che significa che non sembrava esistere alcun percorso plausibile per produrlo praticamente in un laboratorio. Tuttavia, grazie a un processo intelligente, i ricercatori di Stanford hanno dimostrato per la prima volta come trasformare chimicamente un abbondante materiale di partenza vegetale in EBC-46.

Come bonus, questo processo può produrre "analoghi" dell'EBC-46, composti chimicamente simili, ma che potrebbero rivelarsi ancora più efficaci e potenzialmente curare una gamma sorprendentemente ampia di altre gravi malattie. Queste malattie, che includono l'AIDS, la sclerosi multipla e il morbo di Alzheimer, condividono tutte percorsi biologici influenzati dal bersaglio di EBC-46, un enzima chiave chiamato protein chinasi C o PKC.

"Siamo molto entusiasti di segnalare la prima sintesi scalabile di EBC-46", ha affermato Paul Wender, il professore Francis W. Bergstrom presso la School of Humanities and Sciences, professore di chimica e, per gentile concessione, di chimica e biologia dei sistemi a Stanford , e corrispondente autore di uno studio che descrive i risultati sulla rivista Nature Chemistry . "Essere in grado di produrre EBC-46 in laboratorio apre davvero enormi opportunità di ricerca e cliniche."

I coautori dello studio sono Zachary Gentry, David Fanelli, Owen McAteer e Edward Njoo, tutti dottorandi. studenti nel laboratorio di Wender, insieme all'ex membro Quang Luu-Nguyen.

Wender ha espresso l'immensa soddisfazione che il team di ricerca ha provato per la svolta nella sintesi di EBC-46. "Se avessi visitato il laboratorio nelle prime settimane dopo che ci sono riusciti", ha detto Wender, "avresti visto i miei straordinari colleghi sorridere da un orecchio all'altro. Sono stati in grado di fare qualcosa che molte persone consideravano impossibile".

Da una regione remota

Il tigilanolo tiglate è stato inizialmente presentato attraverso un processo automatizzato di screening dei candidati ai farmaci da parte di QBiotics, una società australiana. In natura, il composto compare nei semi del frutto rosa dell'albero del farro, Fontainea picrosperma. I marsupiali come i canguri di ratto muschiati che mangiano frutti di rossore evitano i semi ricchi di tigilanolo tiglate, che se ingeriti provocano vomito e diarrea.

L'iniezione di dosi molto più piccole di EBC-46 direttamente in alcuni tumori solidi modifica la segnalazione cellulare da parte della PKC. Nello specifico, l'EBC-46 si propone di attivare alcune forme di PKC, che a loro volta influenzano l'attività di varie proteine ​​nelle cellule cancerose, attirando una risposta immunitaria da parte dell'organismo dell'ospite. L'infiammazione risultante rende la vascolarizzazione del tumore (vasi sanguigni) che perde e questa emorragia provoca la morte della crescita tumorale. Nel caso di neoplasie cutanee esterne, i tumori si incrostano e cadono e si stanno studiando i modi per somministrare EBC-46 ai tumori interni.

Nel 2020, sia l'Agenzia europea per i medicinali che la Food and Drug Administration negli Stati Uniti hanno approvato un farmaco a base di EBC-46, venduto con il marchio Stelfonta, per il trattamento del cancro dei mastociti, i tumori della pelle più comuni nei cani. Uno studio ha mostrato un tasso di guarigione del 75% dopo una singola iniezione e un tasso dell'88% dopo una seconda dose. Da allora sono iniziati gli studi clinici per i tumori della pelle, della testa e del collo e dei tessuti molli nell'uomo.

Sulla base di queste ricerche emergenti e delle esigenze cliniche associate ai limiti geografici dei semi di origine, gli scienziati hanno preso in considerazione l'idea di creare piantagioni speciali per alberi di rossore. Ma farlo presenta una serie di problemi. Per cominciare, gli alberi richiedono l'impollinazione, il che significa che il giusto tipo di animali impollinatori deve essere a portata di mano, inoltre gli alberi devono essere piantati a densità e distanze appropriate per favorire l'impollinazione. Inoltre, le variazioni stagionali e climatiche influiscono sugli alberi, insieme ai patogeni. Mettere da parte appezzamenti per alberi di rossore pone ulteriori problemi di uso del suolo.

"Per una produzione sostenibile e affidabile di EBC-46 nelle quantità di cui abbiamo bisogno", ha affermato Wender, "dobbiamo davvero seguire la strada sintetica".

Creare EBC-46 da zero

Un buon punto di partenza per la produzione di EBC-46, hanno realizzato Wender e colleghi, è il forbolo composto di origine vegetale. Più di 7.000 specie di piante producono derivati ​​del forbolo in tutto il mondo e i semi ricchi di forboli sono commercialmente poco costosi. I ricercatori hanno selezionato Croton tiglium, comunemente noto come croton purgante, un'erba usata nella medicina tradizionale cinese.

Il primo passo nella preparazione dell'EBC-46, spiega Wender, è simile a un'esperienza quotidiana. "Compri un sacco di questi semi, e non è diverso dal fare il caffè al mattino", ha detto Wender. "Macini i semi e li fai scorrere del solvente caldo per estrarre il principio attivo", in questo caso un olio ricco di forboli.

Dopo aver elaborato l'olio per produrre il forbolo, i ricercatori hanno quindi dovuto capire come superare la sfida precedentemente insormontabile di rivestire una parte della molecola, chiamata anello B, con atomi di ossigeno accuratamente posizionati. Ciò è necessario per consentire a EBC-46 di interagire con la PKC e modificare l'attività dell'enzima nelle cellule.

Per guidare i loro studi chimici e biologici, i ricercatori si sono affidati alla strumentazione dello Stanford Neuroscience Microscopy Service, alla Stanford Cancer Institute Proteomics/Mass Spectrometry Shared Resource e al cluster Stanford Sherlock per la modellazione al computer.

Con questa guida, il team è riuscito ad aggiungere atomi di ossigeno extra all'anello B del forbolo, prima tramite una cosiddetta reazione ene (pronunciata "een") condotta in condizioni di flusso, in cui i reagenti si mescolano mentre scorrono insieme attraverso i tubi. Il team ha quindi introdotto altri gruppi di anelli B in modo graduale e controllato per ottenere le disposizioni spaziali desiderate degli atomi. In totale, sono stati necessari solo da quattro a sei passaggi per ottenere analoghi di EBC-46 e una dozzina di passaggi per raggiungere lo stesso EBC-46.

Wender spera che la disponibilità molto più ampia di EBC-46 e dei suoi composti cugini che influenzano la PKC offerta da questo approccio rivoluzionario accelererà la ricerca su nuovi trattamenti potenzialmente rivoluzionari.

"Man mano che impariamo sempre di più su come funzionano le cellule, stiamo imparando di più su come possiamo controllare quella funzionalità", ha affermato Wender. "Quel controllo della funzionalità è particolarmente importante nel trattare con le cellule che diventano canaglia in malattie che vanno dal cancro all'Alzheimer".

Wender è anche membro della Stanford Bio-X e dello Stanford Cancer Institute e membro del Sarafan ChEM-H. + Esplora ulteriormente

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