Therapeutic Evaluation and Toxicity Profiling of Ornithine D7 and Hypotaurine from Black and White Turmeric as ROR1-Targeting Anticancer Agents

Il cancro è una malattia di crescita incontrollata, ma negli ultimi anni gli scienziati hanno appreso che molti tumori si affidano a specifici interruttori molecolari per sopravvivere e diffondersi. Uno di questi interruttori è una proteina chiamata ROR1. Nei corpi adulti sani, questa proteina è per lo più silente, agendo come una macchina dormiente che non fa nulla. Tuttavia, in diversi tipi di cancro, inclusi i tumori alla mammella, all'ovaio e al pancreas, questa macchina si risveglia e inizia a guidare la malattia in avanti. Aiuta le cellule cancerose a moltiplicarsi, a spostarsi in nuove parti del corpo e a resistere ai trattamenti. Poiché è ampiamente assente nei tessuti sani ma attiva nei tumori, ROR1 è diventato un bersaglio promettente per nuovi medicinali. L'obiettivo è trovare un modo per spegnere questo interruttore senza danneggiare il resto del corpo. La natura è da tempo fonte di tali medicinali, con le piante che forniscono strutture chimiche complesse che i laboratori sintetici spesso faticano a progettare da zero.

I ricercatori della Kalasalingam Academy of Research and Education in India si sono posti l'obiettivo di esplorare questa possibilità utilizzando due varietà specifiche di curcuma: la curcuma nera e la curcuma bianca. Mentre la comune curcuma gialla che si trova nelle cucine è ben nota per le sue proprietà antinfiammatorie, queste due varietà meno comuni sono state utilizzate per secoli nella medicina tradizionale indiana per trattare ferite e infezioni. Il team voleva vedere se i composti chimici nascosti all'interno di queste piante potessero interagire con la proteina ROR1 e potenzialmente impedirle di funzionare. Non hanno iniziato coltivando nuove piante o isolando sostanze chimiche pure in un laboratorio. Invece, hanno iniziato macinando le radici essiccate delle piante in una polvere ed estraendone il contenuto con l'alcol. Hanno poi utilizzato una macchina sofisticata chiamata gas cromatografo-spettrometro di massa per separare le migliaia di piccole molecole dell'estratto e identificare cosa vi fosse. Questo processo è simile all'ascoltare una stanza affollata e scegliere voci specifiche in base al loro tono, sebbene i ricercatori abbiano osservato che questo metodo fornisce un elenco preliminare di sospetti piuttosto che un'identità finale e confermata per ogni molecola.

Dalla complessa miscela di composti chimici trovati nella curcuma nera, i ricercatori si sono concentrati su un composto identificato come Ornithine D7. Dalla curcuma bianca, hanno selezionato un composto chiamato Hypotaurine. Entrambi sono piccole molecole con ruoli nella normale chimica corporea, ma il team voleva sapere se potessero anche agire come chiavi per bloccare la serratura di ROR1. Per testare questo senza utilizzare animali vivi o cellule umane, si sono rivolti alle simulazioni informatiche. Hanno costruito un modello digitale della proteina ROR1 e un modello digitale di ciascuno dei due composti vegetali. Hanno poi eseguito un esperimento virtuale per vedere quanto bene i composti si incastrassero nella tasca di legame della proteina, molto simile al testare se una chiave si adatta a una serratura. Il computer ha calcolato l'energia necessaria affinché i due si attaccassero; un valore di energia più basso suggerisce una connessione più forte e stabile.

I risultati di queste simulazioni informatiche sono stati incoraggianti. Entrambi i composti hanno mostrato una forte tendenza a legarsi alla proteina ROR_1. L'Ornithine D7 dalla curcuma nera ha mostrato un incastro leggermente più stretto rispetto all'Hypotaurine dalla curcuma bianca, suggerendo che potrebbe essere un candidato più potente per interferire con l'attività della proteina. Le simulazioni hanno anche suggerito che questi composti potrebbero interagire con altre proteine coinvolte nella regolazione immunitaria e nella segnalazione ormonale, lasciando intendere che potrebbero avere effetti più ampi sui sistemi del corpo. Tuttavia, i ricercatori sono stati cauti nel notare che si tratta solo di previsioni fatte da un computer. La simulazione mostra che le forme corrispondono e l'energia è favorevole, ma non prova che i composti fermeranno effettivamente la crescita delle cellule cancerose in un organismo vivente.

Prima di procedere con l'idea di utilizzare questi composti come farmaci, il team ha anche eseguito controlli informatici per vedere se potessero essere tossici. Hanno cercato segni che le molecole potessero danneggiare il fegato, il cuore o i nervi, o causare mutazioni nel DNA. I risultati sono stati generalmente positivi. Il composto Hypotaurine è apparso avere un profilo molto sicuro in questi test digitali. Anche il composto Ornithine D7 è apparso per lo più sicuro, sebbene il computer abbia segnalato una probabilità leggermente superiore di problemi con il cuore e i polmoni, suggerendo che se questo composto dovesse mai essere sviluppato ulteriormente, gli scienziati dovrebbero essere molto attenti al dosaggio e alla durata dell'esposizione del paziente. Questi controlli di sicurezza sono passaggi iniziali standard nella scoperta di farmaci, progettati per filtrare i candidati pericolosi prima di qualsiasi test nel mondo reale.

Per vedere se gli estratti vegetali stessi avessero una reale attività biologica, i ricercatori hanno eseguito una serie di test di laboratorio standard. Hanno testato gli estratti per la loro capacità di neutralizzare i radicali liberi dannosi, che sono molecole instabili che danneggiano le cellule e contribuiscono all'invecchiamento e alle malattie. Hanno scoperto che entrambi gli estratti di curcuma, sia nera che bianca, funzionavano bene, con la curcuma nera che mostrava una capacità leggermente superiore di neutralizzare questi radicali a ogni concentrazione testata. Hanno anche testato gli estratti contro un tipo comune di batterio che causa infezioni cutanee. Gli estratti sono stati in grado di impedire la crescita dei batteri, con la curcuma nera che mostrava ancora una volta un leggero vantaggio in termini di efficacia. Infine, hanno testato l'attività antinfiammatoria vedendo se gli estratti potessero prevenire lo srotolamento delle proteine sotto il calore, un processo che imita ciò che accade durante l'infiammazione. Entrambi gli estratti sono stati efficaci nel proteggere le proteine, con la curcuma bianca che mostrava un effetto protettivo più costante attraverso diverse concentrazioni.

Lo studio conclude che queste due varietà di curcuma contengono composti che meritano ulteriori indagini. I modelli informatici suggeriscono che l'Ornithine D7 e l'Hypotaurine potrebbero potenzialmente legarsi alla proteina ROR1 e interrompere i segnali che aiutano le cellule cancerose a sopravvivere. I test di laboratorio confermano che le piante stesse possiedono forti proprietà antiossidanti, antibatteriche e antinfiammatorie. Tuttavia, i ricercatori sottolineano che questo è solo l'inizio. L'identificazione dei composti si è basata sull'abbinamento informatico di firme chimiche, non sull'isolamento e sulla pesatura di cristalli puri. Il legame con la proteina ROR1 è stato osservato solo in un ambiente virtuale, non in una provetta o in un corpo vivente. I dati sulla sicurezza sono interamente teorici. Per sapere se queste piante possono davvero combattere il cancro, gli scienziati dovrebbero isolare i composti puri, confermare le loro esatte strutture chimiche e testarli in cellule vive e animali per vedere se le previsioni del computer si avverano. Fino ad allora, questi risultati servono come una mappa che indica una direzione promettente, piuttosto che una destinazione raggiunta.