Study of new antiproliferative compounds

My research activity is based on the study of new potential anticancer compounds synthesised at Palermo University by prof. Cirrincione’s group. In this study, 104 new cytotoxic molecules were evaluated in the presence of UVA photoactivation or in the dark; particularly, some pyrroloquinazolines (BQ and LCQ series) and some pyrazoloquinolines (PZQ series) were assessed. Cytotoxicity and photocytotoxicity assays were performed in vitro to confirm the antiproliferative activity of these derivatives; some molecules showed an interesting cytotoxicity, even in the sub-micromolar range, others were inactive at the employed concentrations. The most cytotoxic compounds among these series were then further analysed by flow cytometric assays to find cell death mechanism. These molecules induce cell death by apoptosis with the involvement of mitochondria and lysosomes; particularly, the mitochondrial membrane potential and the production of reactive oxygen species (ROS) were tested: this is indicative of an important involvement of mitochondria. Instead, lysosomes are involved later compared to mitochondria. Furthermore, the most active BQ derivatives were investigated to find out their mechanism of action. At first, because of their structural analogy with some EGFR inhibitors, these compounds were tested for this mechanism of action; nevertheless, they do not seem to be EGFR inhibitors. Since these derivatives provoke a block in G2-M phase in cell cycle, I evaluated their potential antimitotic activity; this hypothesis was confirmed by further studies as mitotic index, microtubule network perturbation and tubulin polymerisation in vitro. Many antimitotic drugs can also have an effect on tumour immature and neo-formed vessel network, and this feature was assessed by some preliminary tests in vitro; the most active pyrroloquinazolines showed to inhibit cell motility and disrupt a neo-formed HUVEC vessel network. Finally, a possible damage against lipids and proteins induced by the most photocytotoxic compounds was evaluated.

L’attivita' di ricerca che ho svolto riguarda lo studio di nuovi composti a potenziale azione antineoplastica sintetizzati dal gruppo del prof. Cirrincione presso l’Universita' di Palermo. Sono state valutate 104 molecole dotate di attivita' antiproliferativa, sia come tali sia in seguito ad attivazione con luce UVA (fotochemioterapici); in particolare, ho studiato due serie di pirrolochinazoline (BQ e LCQ) ed una serie di pirazolochinoline (PZQ). Per tutti questi composti sono stati effettuati esperimenti di citotossicita' in vitro volti a confermare la loro azione citotossica e/o fotocitotossica; alcune di queste molecole hanno dimostrato una discreta attivita' antiproliferativa, anche nell’ordine del sub-micromolare, mentre altre sono risultate inattive alle concentrazioni utilizzate. Per i derivati piu' attivi sono poi stati effettuati ulteriori test citofluorimetrici per determinare il meccanismo di morte cellulare. Come risultato, queste sostanze sembrano indurre morte cellulare attraverso apoptosi, fenomeno che coinvolge alcuni organelli quali mitocondri e lisosomi; in particolare, sono state riscontrate variazioni del potenziale di membrana mitocondriale e produzione di specie reattive dell’ossigeno (ROS), fattori che indicano un importante coinvolgimento dei mitocondri. I lisosomi, invece, sembrano essere coinvolti nel fenomeno apoptotico solo in un secondo momento. Per la serie BQ, poi, sono stati effettuati test volti a determinare il meccanismo d’azione. Inizialmente è stata valutata l’inibizione dell’EGFR, visto che questi composti erano stati sintetizzati allo scopo di ottenere degli inibitori di questo recettore tirosinchinasico; dai risultati ottenuti, tuttavia, questo non sembra essere il meccanismo d’azione della serie. Dal momento che questi composti inducono un blocco nelle fasi G2/M del ciclo cellulare, ho allora valutato una potenziale azione antimitotica; attraverso l’analisi dell’indice mitotico, della rete dei microtubuli e della polimerizzazione della tubulina in vitro questa ipotesi e' stata confermata. Spesso, inoltre, gli antimitotici possiedono un’azione antivascolare che, in questo caso, e' stata valutata mediante alcuni test preliminari in vitro; il trattamento con le pirrolochinazoline più attive sembra inibire la motilità cellulare e danneggiare la rete capillare neoformata da cellule HUVEC. Per quel che riguarda, infine, i composti fotocitotossici, sono stati valutati i potenziali danni a carico di proteine e lipidi.