Le molecole antitumorali dei protozoi delle grotte di Frasassi: isolamento, sintesi chimica e attività biologica

Scopo di questo progetto di ricerca è l'isolamento, da protozoi raccolti in ambienti ipogei, di nuove molecole di origine naturale dotate di attività citotossica e antitumorale. Tutte le molecole oggetto del nostro studio sono state, o saranno isolate da protozoi ciliati, che le utilizzano nei peculiari ecosistemi acquatici ipogei come armi chimiche (tossine) per difendersi da predatori unicellulari e pluricellulari. Una di queste tossine, denominata climacostolo e isolata dal protozoo ciliato Climacostomum virens, raccolto nel Lago verde delle grotte di Frasassi, è stata recentemente sintetizzata per via chimica e si è dimostrata capace di esercitare un'azione citotossica e proapoptotica su due linee cellulari tumorali umane, senza indurre alcun effetto su cellule di controllo non tumorali. L'attività di ricerca sarà suddivisa in due fasi, ognuna della durata di 12 mesi, caratterizzate da specifici obiettivi. Gli obiettivi che ci prefiggiamo di raggiungere nella prima fase sono i seguenti: a) ottimizzazione delle condizioni di laboratorio necessarie per allevare, stabilizzare e mantenere colture cellulari massive di Coleps hirtus, Spirostomum teres e Spirostomum ambiguum; b) ottimizzazione dei trattamenti fisici e/o enzimatici utilizzati per indurre una consistente e rapida scarica del materiale contenuto negli estrusomi dei ciliati; c) frazionamento del materiale scaricato dagli estrusomi e purificazione delle tossine di interesse, per mezzo di cromatografia liquida a bassa ed alta pressione; d) valutazione del potenziale citotossico delle tossine purificate su linee cellulari tumorali e non tumorali di mammifero; e) determinazione delle strutture chimiche delle tossine purificate da C. hirtus, S. teres e S. ambiguum, per mezzo di risonanza magnetica nucleare protonica e al carbonio-13 e spettrometria di massa. Il conseguimento di questi obiettivi costituirà la base per avviare la seconda fase del programma di ricerca, nel corso della quale saranno svolte le seguenti attività: a) elaborazione di nuovi approcci sintetici per la preparazione del climacostolo e dei suoi congeneri; b) analisi dello spettro di attività biologica del climacostolo sintetico su un ampio gruppo di linee cellulari tumorali e non tumorali di mammifero; c) analisi degli effetti iniziali del climacostolo sull'integrità e sulle funzionalità mitocondriali. In particolare, sarà esaminato l'effetto del climacostolo su DNA plasmidico, sulla generazione di perossido di idrogeno mitocondriale e sull'attività dei complessi proteici della catena respiratoria. Beneficiari L'isolamento e la caratterizzazione di nuovi composti antitumorali estratti da protozoi, così come la piena comprensione del loro meccanismo d'azione, potranno rappresentare un reale avanzamento della conoscenza nei campi della chimica organica e della terapia del cancro. L'obiettivo finale è quello di rendere disponibili per la sperimentazione clinica nuovi composti-guida sintetici a bassa tossicità ed alta specificità, che possano essere valutati per il loro potenziale utilizzo nella chemioterapia del cancro ed eventualmente resi disponibili per il sistema sanitario nazionale.