Development of a screening strategy for the identification of NLRP3 selective inhibitor compounds

My industrial Ph.D. project was focused on two aims. The first one was the development of a screening strategy to discover new NLRP3 selective inhibitor compounds; the second one was the evaluation of the role of the NLRP3 inflammasome in cigarette smoke (CS)-associated inflammation in human primary bronchial epithelial cells (PBECs). The two strategies were connected to each other: following the screening campaign, the positive non-toxic compounds discovered, should have been investigated in in-vitro experimental models of CS-associated lung disease. The screening campaign was conducted, and 319 compounds were screened. Two preliminary actives were found. The orthogonal assay confirmed the biological responses. The quality control (QC) of the batches to validate the molecular structure of these two compounds both via nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy analysis and mass spectrometry, but unfortunately, the structures of these compounds were not confirmed and therefore both compounds were discarded. The literature data concerning about the expression and the role of NLRP3 inflammasome in CS-associated inflammation are conflicting. For this reason, it was decided to focus the study on the NLRP3 role in lung bronchial epithelial cells stimulated with cigarette smoke extract (CSE). Our preliminary data reported that CSE induces the activation of Caspase-1, NLRP3 independentely. CSE induces the increse of protein and gene expression of IL-1b, also CSE induces the release of IL-1b and IL-18. Further analyses and an increased samples size will be required to validate these preliminary data.

Il mio progetto di dottorato industriale si è concentrato su due obiettivi. Il primo è stato lo sviluppo di una strategia di screening per scoprire nuovi composti inibitori selettivi di NLRP3; la seconda è stata la valutazione del ruolo dell'inflammasoma NLRP3 nell'infiammazione associata al fumo di sigaretta (CS) nelle cellule epiteliali bronchiali primarie umane (PBEC). Le due strategie erano collegate tra loro: a seguito della campagna di screening, i composti positivi non tossici scoperti avrebbero dovuto essere studiati in modelli sperimentali in vitro di malattia polmonare associata a CS. La campagna di screening è stata condotta, sono stati esaminati 319 composti. Sono stati trovati due preliminary actives. È stato condotto il controllo di qualità (QC) dei lotti per convalidare la struttura molecolare di questi due composti sia tramite analisi spettroscopica di risonanza magnetica nucleare (NMR) che spettrometria di massa, ma purtroppo le strutture di questi composti non sono state confermate e quindi entrambi i composti sono stati scartati. I dati della letteratura riguardanti l'espressione e il ruolo dell'inflammasoma NLRP3 nell'infiammazione associata a fumo di sigaretta sono contrastanti. Per questo motivo, si è deciso di focalizzare lo studio sul ruolo di NLRP3 inflammasoma nelle cellule epiteliali bronchiali polmonari stimolate con estratto di fumo di sigaretta (CSE). I dati preliminari riportano che CSE induce l'attivazione di Caspase-1, NLRP3 in modo indipendente. CSE induce l'aumento dell'espressione proteica e genica di IL-1b, inoltre il fumo di sigaretta induce il rilascio di IL-1b e IL-18. Saranno necessarie ulteriori analisi e una maggiore dimensione dei campioni per convalidare questi dati preliminari.