Joint research project

Design, synthesis and structural characterization of libraries of neuropeptide analogues with potential antinociceptive and antiinflammatory activity.

Project leaders
Menotti Ruvo, Sergio Henrique Ferreira
Agreement
BRASILE - CNPq - Conselho Nacional Desenvolvimento Cientifico y Tecnologico
Call
CNR/CNPq 2014-2015
Department
Biomedical sciences
Thematic area
Biomedical sciences
Status of the project
New

Research proposal

La validità di questa cooperazione internazionale tra il gruppo dell'IBB-CNR, guidato dal dott. Menotti Ruvo ed il gruppo dell'Università di San Paolo del Brasile, Facoltà di Medicina di Ribeirão Preto, guidato dal Prof. Sérgio Henrique Ferreira, scaturisce dalla necessità di sinergizzare gli sforzi di ricerca dei due gruppi, molto attivi l'uno nel campo del testing di molecole biologiche sia in vitro che in vivo (gruppo brasiliano), l'altro nella progettazione, sintesi e caratterizzazione di peptidi bioattivi. In particolare i ricercatori della controparte scientifica Brasiliana sono esperti riconosciuti a livello mondiale nel campo della nocicezione e dei processi che coinvolgono l'infiammazione ed hanno delucidato il ruolo di molte citochine nella patogenesi del dolore e dell'infiammazione. La controparte italiana invece dispone di una notevole expertise nello sviluppo di molecole bioattive innovative contro vari target biologici associati a molteplici malattie, molte delle quali brevettate per il loro unico profilo di attività biologica (Cyclic Peptides Acting as Urotensin-II Antagonists, Grieco, et al., EP Concessione 1668027, Grieco et al. PCT WO2008/095995 A2; Molecole ad attività anti-angiogenica che legano selettivamente il recettore 1 di VEGF, Ponticelli et al., JBC, 2009, Patent US 60/963,679, 07/08/2007; Molecole che legano Cripto regolando il destino di cellule staminali embrionali, Lonardo et al., Stem Cells, 2010; domanda di Brevetto Europeo n. 09 166 967.1; Molecole antitumorali che regolano l'attività di Gadd45b, Tornatore et al., Submitted; PCT/GB2012/050947, 27/04/2012; Molecole peptidiche che legano le IgE umane bloccando il legame con il recettore ad alta affinità, Sandomenico et al., Mol Immol, 2009, 46, 3300; Sandomenico et al., JPS 2011, 17,604; Zhou et al., Mol Biosystems 2013, PMID 24056872).
Relativamente al programma che si intende svolgere, questo è focalizzato sullo sviluppo di nuove molecole nociceptive ed anti-infiammatorie basate su ormoni neuropeptidici, i quali sono già noti come mediatori dello stimolo nociceptivo ed antiinfiammatorio. Lo studio di nuove molecole analgesiche ed antiinfiammatorie di tipo non steroideo (NSAID) è un campo di enorme interesse scientifico ed applicativo soprattutto nella prospettiva di sviluppo di nuove molecole con meccanismi di azione innovativi e sempre più sicuri.
In questo contesto, l'Unità di Ricerca dell'IBB-CNR ha recentemente sviluppato nuovi ligandi peptidici e peptidomimetici attivi sul sistema biologico modulato dall'Urotensina-II (UII) e del sistema Melanocortinico, soprattutto quello modulato dal peptide-ormone ±-MSH. Il peptide-ormone UII è il mediatore di diverse funzioni biologiche tra cui quella di regolare le funzioni cardiovascolari. Inoltre, è recente il suo coinvolgimento anche in disfunzioni metaboliche, quali il diabete di tipo II, nonché in processi che mediano l'analgesia e nei processi infiammatori (Liang et al., PLOSOne, 2013, 8, 6, e64895). Di particolare rilevanza per il successo del programma di collaborazione con l'Unità brasiliana e dell'intero progetto, è che l'Unità di ricerca CNR (soprattutto il Prof. Paolo Grieco, associato all'Istituto di Biostrutture e Bioimmagini), è leader in questo campo avendo recentemente scoperto e brevettato il primo antagonista attivo sul recettore UT dell'Urotensina-II, denominato Urantide, ed il primo superagonista, P5U (Grieco et al., Brevetto Europeo Concessione 1668027, Cyclic Peptides Acting as Urotensin-II Antagonists; Grieco et al. PCT WO2008/095995 A2). Attualmente questi ligandi vengono estensivamente utilizzati per studiare il sistema dell'Urotensina-II e possono servire come utile punto di partenza per lo sviluppo delle nuove molecole e per delucidare ulteriormente il meccanismo molecolare dell'attività anti-infiammatoria ed analgesica di queste vie di trasduzione.
E' ben più noto, invece, il coinvolgimento del peptide ormone ±-MSH nei processi di nocicezione neuropatica e in quello infiammatorio. Nuove molecole peptidiche e peptidomimetiche saranno quindi sviluppate anche a partire da questo neuro-ormone e saranno testate dall'Unità brasiliana del prof. Ferreira. La disponibilità di nuove molecole messe a punto da questa unità permetterà di valutare la loro potenzialità come farmaci adoperando -inoltre - opportune formulazioni per permettere una loro adeguata somministrazione. Pertanto le nuove molecole saranno studiate e sviluppate anche in modo da avere profili farmacocinetici e farmacodinamici ottimali.
Nello studio di analoghi dell' ±-MSH, le due Unità di ricerca hanno recentemente avviato una proficua collaborazione scientifica che si è già concretizzata nella pubblicazione di un lavoro scientifico - proprio nel campo di peptidi bioattivi con attività anti-infiammatoria ed analgesica - apparso su una rivista internazionale (Naunyn Schmiedebergs Arch Pharmacol. 386, 311-318, 2013).
Lo sviluppo dei nuovi e più potenti ligandi, verrà realizzato sia attraverso approcci di chimica computazionale che sintetici, mediante fasi progressive e contigue in modo tale da ottenere risultati finali attendibili e facilmente verificabili. Per quanto riguarda l'aspetto strutturale, saranno sfruttate le informazioni strutturali già esistenti del sistema UII-UT ed ±-MSH-recettore. Le ipotesi di interazione con i ligandi già brevettati dall'unità CNR costituiranno un punto di partenza per estrapolare una mappatura farmacoforica attraverso un approccio di tipo computer-aided drug-discovery (CADD). Tecniche di modellistica molecolare combinate al docking serviranno per individuare caratteristiche steriche ed elettroniche dell'interazione ligando-target, essenziali per l'azione antagonista e/o superagonista dei peptidi e peptidi mimetici sui relativi recettori. Queste informazioni verranno poi utilizzate per l'ottimizzazione in silico di tali scaffold peptidici e per la progettazione di nuove library di molecole che in seguito ad uno screening virtuale saranno poi sintetizzate e valutate farmacologicamente
Tutte le nuove entità molecolari sviluppate verranno testate dall'unità dei ricercatori brasiliani. Il gruppo brasiliano ha già una consolidata esperienza nello studio dei processi nocicettivi e infiammatori, studi pubblicati su numerosi riviste internazionali di elevato impatto. La maggior parte di questi studi hanno riguardato principalmente l'interesse nei meccanismi coinvolti nell'infiammazione e nel dolore neuropatico e il contributo allo sviluppo di nuovi farmaci in questo settore. Pertanto, la multidisciplinarietà e la complementarietà dei due gruppi scientifici e la loro solidità scientifica, giustificano la cooperazione scientifica internazionale ed è garanzia dei risultati scientifici preposti da questa collaborazione.

Research goals

Lo scopo cardine di questa collaborazione consiste nel valutare molecole bioattive sviluppate dalla presente unità di ricerca in nuovi modelli biologici messi a punto dai ricercatori brasiliani. In particolare, i nuovi modelli biologici si basano sull'impiego di modelli animali che riproducono i processi infiammatori e di nocicezione in modo specifici in determinati tessuti o organi, e nel valutare l'utilità delle molecole sviluppate.
Un aspetto interessante di questo studio è quello di perseguire lo sviluppo di nuove molecole basate su peptidi e peptidomimetici con migliorate proprietà farmacocinetiche ed elevata potenza. In particolare, le tecniche di nocicezione che verranno adoperati si basano su variazione di pressione sulla zampa di topo (test von Frey elettronico), prove di nocicezione meccaniche e prove di nocicezione termica. Riguardo, invece, l'infiammazione, si baseranno sulla migrazione alla cavità peritoneale indotta da carragenina e LPS, valutazione della permeabilità vascolare nella cavità peritoneale indotto da carragenina, e laminazione e adesione dei leucociti. Le molecole da sviluppare sono di natura peptidica e peptidomimetica e avranno strutture e sequenze basate su quelle note degli ormoni UII ed ±-MSH. Saranno progettate, preparate, caratterizzate e testate in vivo almeno 10 diverse molecole peptidiche e peptidomimetiche derivate sia dall'UII che dall'±-MSH. Gli obiettivi del progetto sono da considerare raggiunti se saranno identificate almeno un analogo dell'±-MSH ed un analogo dell'UII più attivi o con proprietà farmacologiche migliorate rispetto a quelli noti.
Il progetto si svilupperà nel corso di due anni a partire dal 1° gennaio 2013.
Nel corso del I° anno prevede lo sviluppo di analoghi migliorati dell'UII (almeno un analogo più attivo o con proprietà farmacologiche migliorate rispetto all'Urantide)
Nel corso del II° anno prevede lo sviluppo di analoghi migliorati dell'±-MSH (almeno un analogo più attivo o con proprietà farmacologiche migliorate rispetto all'analogo NDP-MSH, recentemente descritto, Figueiredo et al., Naunyn Schmiedebergs Arch Pharmacol. 386, 311-318, 2013).

Last update: 27/11/2021