La principale linea di ricerca riguarda la sintesi di nuovi composti ad attivita' antiproliferativa. Sono state studiate diverse classi di composti come 3,4,5-trimetossibenzilidene-2-indolinoni, imidazotiazolilmetilene-2-indolinoni, indolilmetilene-2-indolinoni, bis-indoli e guanilidrazoni a nucleo imidazotiazolico e diimidazopirimidinico. L'attività antitumorale è stata saggiata al National Cancer Institute (USA): diversi composti hanno mostrato attività antitumorale in vitro e alcuni di questi sono stati saggiati in vivo. I possibili meccanismi di azione sono stati studiati in collaborazione con vari gruppi di ricerca, sia del Dipartimento di Farmacia e Biotecnologie dell'Università di Bologna, sia con altre Università sia italiane che straniere. Altre linee di ricerca riguardano la sintesi di composti ad attività antivirale, antibatterica, antifungina e antitubercolare.
La principale linea di ricerca è rivolta allo sviluppo di composti antitumorali riconducibili alle seguenti classi: guanilidrazoni a nucleo imidazotiazolico, indolilmetilen-2-indolinoni e imidazotiazolilmetilen-2-indolinoni; inoltre indolinoni sostituiti sono stati condensati, mediante un ponte metinico, anche con il trimetossifenile, nucleo presente in ben noti agenti antitumorali quali combretastatina, podofillotossina e colchicina. E' stata presa in considerazione anche la sintesi di derivati bis-indolici che ha portato alla stesura di un brevetto.
La maggior parte dei composti pubblicati ha presentato un'interessante attività, con una inibizione del 50% della crescita a valori di 10-7 e 10-8 M, e una scarsa tossicità. L'attività antitumorale è stata valutata in accordo con i protocolli disponibili presso il National Cancer Institute (NCI, Bethesda, MD) su 60 linee cellulari tumorali umane. Alcuni derivati, caratterizzati da un profilo di attività particolarmente interessante, sono stati selezionati dal Biological Evaluation Commitee del NCI per approfondirne ulteriormente lo studio ed alcuni sono stati saggiati in vivo. Molti derivati sono stati sottoposti anche ad uno studio di COMPARE presso il NCI, mostrando una forte correlazione di risposta cellulare. Poiché è ormai appurato che numerosi derivati indolici possono indurre arresto del ciclo cellulare in fase G2/M e/o apoptosi in differenti linee cellulari, si sono valutati gli effetti dei composti più interessanti sulla proliferazione cellulare e sulla progressione del ciclo in linee cellulari HT29 di adenocarcinoma del colon e su cellule IGROV-1 di carcinoma ovarico sottoponendo i derivati a studi di citometria a flusso. Tali prove hanno dimostrato che i composti con bassa citotossicità possono interferire con la progressione del ciclo cellulare, con un blocco nella fase G2/M, senza un effetto significativo sulla polimerizzazione della tubulina, mentre altri sembrano innescare un percorso biochimico differente e ancora non ben identificato. Molti dei composti innescano il fenomeno apoptotico come mostrato dall'attivazione della caspasi almeno in cellule di carcinoma ovarico. Queste osservazioni suggeriscono che i composti in esame possano interferire con la proliferazione di cellule tumorali con meccanismi d'azione multipli.
Nell'ambito dello studio di piccole molecole ad attività antiproliferativa, sono stati recentemente studiati nuovi derivati benzoimidazotiazolici, tra i quali il composto MBT3T, caratterizzato da una potente attività antitumorale nei confronti di GIST resistenti ad imatinib. Il composto agisce legandosi alla tubulina e inibendo la polimerizzazione dei microtubuli, con conseguente arresto del ciclo cellulare in G2/M e induzione di apoptosi. MBT3T ha inoltre mostrato elevata efficacia in modelli cellulari 3D e in vivo su xenotrapianti di zebrafish, dove ha ridotto significativamente la crescita tumorale senza tossicità sistemica.
Un'altra linea di ricerca recentemente sviluppata riguarda la sintesi di nuovi ligandi delle strutture G-quadruplex quali possibili composti ad attività antitumorale. In particolare, alcuni derivati idrazonici a nucleo diimidazopirimidinico sono risultati in grado di stabilizzare fortemente le strutture G-quadruplex, in modo selettivo rispetto al DNA duplex e hanno evidenziato interazioni preferenziali per strutture G-quadruplex di tipo parallelo. La capacità di tali composti di legare le strutture G-quadruplex è stata confermata anche a livello cellulare e si è potuto appurare che questo comportamento correla con l'effetto citotossico osservato in cellule di osteosarcoma e di carcinoma del colon.
Un ulteriore filone di ricerca ha riguardato la progettazione e sintesi di nuovi composti eterociclici dotati di attività antimicrobica. In particolare, sono stati studiati derivati dell’isatina risultati efficaci contro Staphylococcus aureus, inclusi ceppi resistenti agli antibiotici e biofilm batterici. Tali composti, caratterizzati da ridotta tossicità nei confronti delle cellule umane, sono in grado di legarsi alla proteina FtsZ, bersaglio chiave del processo di divisione cellulare batterica.
