Il rame si trova in tutti i tessuti del corpo e svolge un ruolo fondamentale in una varietà di processi fisiologici, compresa la produzione di energia, la detossificazione dei radicali liberi dannosi, la maturazione del tessuto connettivo, la biosintesi dei neurotrasmettitori e lo sviluppo del cervello. Le carenze del metabolismo del rame sono state collegate a disordini genetici come la malattia di Menkes, che colpisce i neonati e i bambini piccoli e si traduce in un deterioramento del sistema nervoso e un mancato sviluppo completo. Gli individui con difetti nel metabolismo del rame potrebbero presto avere opzioni di trattamento più mirate grazie alla scoperta di un gruppo di ricerca guidato dal Dr. Vishal Gohil della Texas A&M AgriLife Research. Un paper pubblicato sulla rivista Atti dell’Accademia Nazionale delle Scienze (PNAS) riporta di un farmaco anticancro sperimentale, in grado di ripristinare la produzione del complesso della proteina citocromo ossidasi, un enzima fondamentale dipendente dal rame richiesto per la produzione di energia mitocondriale.
Il rame è un micronutriente essenziale richiesto per la produzione di energia mitocondriale. Le mutazioni ereditate che impediscono il rilascio di rame a un enzima mitocondriale chiave perturbano la produzione di energia e provocano una malattia mitocondriale fatale. Attualmente non esiste alcuna terapia per questi disturbi. La scoperta è fondamentale dal momento che il rame è un metallo traccia essenziale necessario per la sopravvivenza. La ricerca è stata condotta dal Dr. Gohil, professore associato nel dipartimento di Biochimica e Biofisica della Texas A & M University nella College Station, e dal suo studente laureato, Shivatheja Soma, che ha lavorato in collaborazione con scienziati del Marine Biological Laboratory, l’Università del Maryland , l’Università di Saskatchewan in Canada e il Dipartimento di Scoperta della droga e Scienze biomediche nella Carolina del Sud. Gohil ha spiegato che un precedente tentativo di terapia per i pazienti con queste mutazioni mediante integrazione diretta di rame non ha avuto esito positivo, probabilmente a causa del rilascio inefficiente di rame ai mitocondri.
Attraverso una ricerca mirata di composti leganti il rame, il team ha identificato elesclomol, un farmaco antitumorale sperimentale, come l’agente di rilascio del rame più efficiente. Lo studio ha utilizzato diversi organismi modello per testare l’efficacia di elesclomol nel salvataggio della carenza di rame. In particolare, un modello zebrafish di carenza di rame sviluppato dal Dr. Andrew Latimer, uno scienziato ricercatore presso il Marine Biological Laboratory in Massachusetts, è stato fondamentale per mostrare l’efficacia di elesclomol in un animale vertebrato. Inoltre, gli autori hanno dimostrato direttamente il potenziale terapeutico di elesclomol nelle cellule dei pazienti umani con mutazioni genetiche che compromettono il rilascio di rame alla citocromo ossidasi. La ricerca ha coinvolto la sperimentazione di diversi agenti farmacologici leganti il rame per la loro capacità di ripristinare la funzione mitocondriale in un modello di lievito.
Tra questi composti, hanno scoperto che l’elesclomol era unico nel senso che era efficace a basse concentrazioni nanomolari senza mostrare una evidente tossicità a concentrazioni più elevate. Secondo gli scienziati, questi risultati rivelano che elesclomol può imitare i trasportatori mancanti di rame, che forniscono la potenziale opportunità di trattare i disturbi umani del metabolismo del rame. Fra queste, a parte la nota malattia di Menkes, vi sono alcune cosiddette “mitocondriopatie” o “malattie mitocondriali”, nelle quali esiste un deficit genetico a carico di qualche enzima delle vite metaboliche o energetiche di questi organelli. Si tratta di malattie neurologiche rare, ma sono sempre letali per i bambini che spesso non raggiungono i 2 anni di età. Oltretutto, l’elesclomolo è stato sottoposto a numerosi trials clinici umani, quindi parte avvantaggiato da numerose prove alle spalle che potrebbero accorciare i tempi di sperimentazione specifica.
- a cura del Dr. Gianfrancesco Cormaci, PhD, specialista in Biochimica Clinica.
Pubblicazioni scientifiche
Soma S et al., Gohil VM. Proc Natl Acad Sci U S A. 2018 Jul 23.
Zischka H, Einer C. Int J Biochem Cell Biol. 2018 Jul 8;102:71-75.
Kitagishi H, Shimoji D et al. Chem Sci. 2018 Jan 15; 9(7):1989-95.