Studio del metabolismo in vitro della Nuova Sostanza Psicoattiva 3-fluoro-α-pirrolidinopentiofenone

New psychoactive substances are substances of abuse, either in a pure form or a preparation, that are not controlled by the 1961 Single Convention on Narcotic Drugs or the 1971 Convention on Psycho- tropic Substances, but which may pose a public health threat. The main substance group of NPS are: synthetic cannabinoid, phenetylamines, opioids, tryptamines, benzodiazepines, piperazines, arylalkylamines, aminoindanes, plant based substances, pyrrolidines and synthetic cathinones NPS have become a global phenomenon with 126 countries and territories from all regions of the world having reported one or more NPS. Up to December 2020, 1,047 substances have been reported to the UNODC Early Warning Advisory (EWA) on NPS by Governments, laboratories and partner organisations. This rapid appearance of an high number of NPS in the global market represent a demanding challenge for antidrug policies. Synthetic cathinones represent the second most abundand group of NPS, often sold onto the black market under the name of bath salts or research chemicals. About 150 SCs related fatalities have been reported from 2017 to 2020, including exclusive consume of the substance or in combination with other drugs. Furthermore, 3-fluoro-α-pyrrolidinopentiophenone (3F-α-PVP) is a fluorinated analog of α-PVP, that caused the largest number of SCs related fatalities in Sweden in 2018. Considering the different pharmacological effect exerted by minor structural modification, the investigation of metabolic pattern is important for the identification of specific biomarker of exposure and to characterize the specific pharmacokinetic profile of the synthetic cathinones, In this contest we studied the metabolic profile of 3F-α-PVP, that has been never characterized yet. The method applied has been recently developed for the for the evaluation of the metabolic pattern of a fentanyl analogue, is composed by the incubation of the parent drug in human hepatocytes or liver microsomes, the instrumental analysis through LC-HRMS methods and the data mining via specialized software according a targeted or untargeted approach completed by the in silico prediction of the metabolites. Therefore in this study has been developed a multiple in silico approach using 3 different prediction software. As a result, 11 metabolites were individuated after 3h incubation with pooled human hepatocytes, among those the phenol metabolite resulted from aromatic hydroxylation. Noteworthy, this transformation was predicted by the in silico prediction software, even though it was never reported in other pyrovalerone metabolism studies. Moreover, the multiple in silico approach allowed the prediction of 6 out of 11 detected metabolites and the most abundant ones were also predicted. Although a specific software for the NPS metabolic fate is not available, the in vitro metabolic studies still represent an important topic in the toxicological field since too little is known about the complexity of metabolic transformation

Una nuova sostanza psicoattiva è definita dall’Ufficio delle Nazioni Unite sulla Droga e sui Crimini (UNODC) come una sostanza di abuso, sia in forma pura che in preparazione, che non è controllata dalla Convenzione Unica sui Narcotici del 1961 o dalla Convenzione Unica sulle Sostanze Psicoattive del 1971, e che rappresenta un rischio per la salute pubblica. Le principali classi di NPS esistenti comprendono: cannabinoidi sintetici, feniletilamine, oppioidi, triptamine, benzodiazepine, piperazine, arylalkilamine, aminoindani, derivati ed estratti di piante e funghi, piperidine, pirrolidine e catinoni sintetici. Ad oggi, il fenomeno delle NPS ha dimensione globale, riguardando 126 Paesi di tutte le regioni del mondo che ogni anno riportano il ritrovamento di almeno una molecola. Fino a dicembre 2020, il Sistema di Allerta Precoce dell’UNODC (EWA) ha ricevuto 1047 segnalazioni da parte dei governi, laboratori di tossicologia forense e dalle organizzazioni che fanno parte delle Nazioni Unite. Questa rapida comparsa di un elevato numero di NPS nel mercato globale della droga risulta essere una sfida impegnativa per le politiche antidroga. I catinoni sintetici rappresentano il secondo gruppo maggiormente presente sul mercato di NPS spesso venduto nei mercati clandestini con il nome di sali da bagno, fertilizzanti o prodotti di ricerca chimica. Tra il 2017 e il 2020, circa 150 casi di morte relativi al consumo di catinoni sintetici, sia da soli che in combinazione con altre droghe. Inoltre, 3-fluoro-α-pirrolidinopentiofenone (3F-α-PVP), un analogo fluorurato dell’α-PVP ha rappresentato il maggior numero di morti correlate a catinoni sintetici in Svezia, nel 2018. Considerando quindi i differenti effetti farmacologici scaturiti da piccole modificazioni strutturali, lo studio del pattern metabolico di questa classe di NPS risulta essere fondamentale non solo per la rapida identificazione di biomarker specifici di consumo delle differenti classi di catinoni sintetici ma anche per caratterizzare il profilo farmacocinetico e i potenziali effetti avversi. Considerata l'importanza dell'individuazione di marker di esposizione, è stato studiato il profilo metabolico del 3F-α-PVP, mai caratterizzato prima. Il metodo applicato ed implementato in questo studio è stato recentemente sviluppato per la valutazione del profilo metabolico di un analogo del fentanyl, il quale prevedeva l’incubazione della droga d’interesse in epatociti umani, l’analisi con LC-HRMS/MS, seguito da una fase di analisi ed elaborazione dei dati strumentali attraverso un software specializzato, accompagnato da una predizione in silico dei metaboliti. Pertanto, in questo studio è stato sviluppato un approccio multiplo della predizione in silico, attraverso l'utilizzo di 3 software per la predizione. Come risultato, sono stati determinati 11 metaboliti dopo 3h di incubazione con un pool di epatociti umani, tra i quali è stato caratterizzato il metabolita risultante dall’idrossilazione aromatica. Tale metabolita non è stato rilevato per nessuno degli analoghi strutturali del 3F-α-PVP già studiati, ma è interessante notare che è stato predetto dai software in silico. Inoltre, l’approccio in silico multiplo, ha consentito la predizione di 6 metaboliti su 11, incluso il metabolita più abbondante. Nonostante, un software specifico per il metabolismo delle NPS non sia disponibile, gli studi metabolici in vitro rappresentano tutt’ora un importante argomento nel campo della tossicologia, poiché poche sono le informazioni riguardo la complessità delle trasformazioni metaboliche