Diseño, síntesis, estudios de acoplamiento molecular y evaluación biológica de nuevos compuestos inhibidores de la vía de señalización Hedgehog.
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Date
2019
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Publisher
Abstract
Debido a que la activación aberrante de la vía de señalización Hedgehog
(Hh) está relacionada con procesos de carcinogénesis, la inhibición de Hh
ha surgido como una herramienta para el tratamiento de una amplia gama
de cánceres humanos, donde el receptor Smoothened (Smo) ha sido el
principal blanco terapéutico. El primer antagonista comercial de Smo
vismodegib (GDC0449/Erivedge®), fue aprobado el año 2012 por la FDA
para el tratamiento del carcinoma de células basales en etapas avanzadas
de la enfermedad. Sin embargo, en los últimos años, han surgido
mutaciones en Smo que confieren resistencia al tratamiento. Por esta
razón, el desarrollo de nuevos antagonistas de Smo representa un desafío
importante para la terapia del cáncer.
Desde el punto de vista químico, una de las características comunes que
presentan los inhibidores de Hh o antagonistas de Smo, es la presencia de
un sistema heterocíclico como núcleo. Por ello, a partir de diversas
evidencias reportadas en bibliografía y trabajos previos de nuestro grupo
de investigación, en esta tesis se diseñaron, sintetizaron y evaluaron
biológicamente un conjunto de nuevas purinas 2,6,9-trisustituidas como
potenciales agentes antitumorales.
De un total de 49 compuestos sintetizados, fueron seleccionados aquellos
que presentaron el mejor perfil de potencia y selectividad en modelos de
cáncer in vitro. Así, los compuestos 4r, 4s, 11a, 14g y 14j reportaron valores
de IC50 en el rango de 1.2 a 40 µM en ensayos de viabilidad celular en un
amplio panel de líneas celulares neoplásicas humanas, donde la apoptosis,
fue el principal tipo de muerte celular observada para estos derivados,
siendo estadísticamente más significativo el efecto producido por el
compuesto 4s que además fue capaz de reprimir la expresión génica de
Hh. Adicionalmente, ensayos de desplazamiento con Bodipy-Ciclopamina,
estudios de genes reporteros (Gli-luciferasa) y estudios de la expresión
génica mediante qRT-PCR, lograron identificar 4s como un nuevo
antagonista de Smo. Estudios de acoplamiento molecular confirman que
este derivado de purina se une al dominio transmembrana de Smo al igual
que los antagonistas Smo aprobados clínicamente.
Finalmente, en estudios in vivo, utilizando un modelo animal de ratón
C57BL/6, el compuesto 4s vehiculizado en nanopartículas de fosfolípidos,
mostró tener un efecto antitumoral en células B16F10 de melanoma murino
(dependiente de Hh) al reducir la reincidencia tumoral y metástasis del
tumor primario en única dosis de 1.5 mg de aplicación subcutánea. A partir
de todo el trabajo realizado en esta tesis, se concluye que 4s es un
prometedor agente antagonista de Smo, con un perfil citotóxico selectivo
por células neoplásicas vs células no neoplásicas y con un notorio efecto
antitumoral capaz de afectar específicamente el crecimiento y reincidencia
de tumores dependientes de la vía Hh.Debido a que la activación aberrante de la vía de señalización Hedgehog
(Hh) está relacionada con procesos de carcinogénesis, la inhibición de Hh
ha surgido como una herramienta para el tratamiento de una amplia gama
de cánceres humanos, donde el receptor Smoothened (Smo) ha sido el
principal blanco terapéutico. El primer antagonista comercial de Smo
vismodegib (GDC0449/Erivedge®), fue aprobado el año 2012 por la FDA
para el tratamiento del carcinoma de células basales en etapas avanzadas
de la enfermedad. Sin embargo, en los últimos años, han surgido
mutaciones en Smo que confieren resistencia al tratamiento. Por esta
razón, el desarrollo de nuevos antagonistas de Smo representa un desafío
importante para la terapia del cáncer.
Desde el punto de vista químico, una de las características comunes que
presentan los inhibidores de Hh o antagonistas de Smo, es la presencia de
un sistema heterocíclico como núcleo. Por ello, a partir de diversas
evidencias reportadas en bibliografía y trabajos previos de nuestro grupo
de investigación, en esta tesis se diseñaron, sintetizaron y evaluaron
biológicamente un conjunto de nuevas purinas 2,6,9-trisustituidas como
potenciales agentes antitumorales.
De un total de 49 compuestos sintetizados, fueron seleccionados aquellos
que presentaron el mejor perfil de potencia y selectividad en modelos de
cáncer in vitro. Así, los compuestos 4r, 4s, 11a, 14g y 14j reportaron valores
de IC50 en el rango de 1.2 a 40 µM en ensayos de viabilidad celular en un
amplio panel de líneas celulares neoplásicas humanas, donde la apoptosis,
fue el principal tipo de muerte celular observada para estos derivados,
siendo estadísticamente más significativo el efecto producido por el
compuesto 4s que además fue capaz de reprimir la expresión génica de
Hh. Adicionalmente, ensayos de desplazamiento con Bodipy-Ciclopamina,
estudios de genes reporteros (Gli-luciferasa) y estudios de la expresión
génica mediante qRT-PCR, lograron identificar 4s como un nuevo
antagonista de Smo. Estudios de acoplamiento molecular confirman que
este derivado de purina se une al dominio transmembrana de Smo al igual
que los antagonistas Smo aprobados clínicamente.
Finalmente, en estudios in vivo, utilizando un modelo animal de ratón
C57BL/6, el compuesto 4s vehiculizado en nanopartículas de fosfolípidos,
mostró tener un efecto antitumoral en células B16F10 de melanoma murino
(dependiente de Hh) al reducir la reincidencia tumoral y metástasis del
tumor primario en única dosis de 1.5 mg de aplicación subcutánea. A partir
de todo el trabajo realizado en esta tesis, se concluye que 4s es un
prometedor agente antagonista de Smo, con un perfil citotóxico selectivo
por células neoplásicas vs células no neoplásicas y con un notorio efecto
antitumoral capaz de afectar específicamente el crecimiento y reincidencia
de tumores dependientes de la vía Hh.Debido a que la activación aberrante de la vía de señalización Hedgehog
(Hh) está relacionada con procesos de carcinogénesis, la inhibición de Hh
ha surgido como una herramienta para el tratamiento de una amplia gama
de cánceres humanos, donde el receptor Smoothened (Smo) ha sido el
principal blanco terapéutico. El primer antagonista comercial de Smo
vismodegib (GDC0449/Erivedge®), fue aprobado el año 2012 por la FDA
para el tratamiento del carcinoma de células basales en etapas avanzadas
de la enfermedad. Sin embargo, en los últimos años, han surgido
mutaciones en Smo que confieren resistencia al tratamiento. Por esta
razón, el desarrollo de nuevos antagonistas de Smo representa un desafío
importante para la terapia del cáncer.
Desde el punto de vista químico, una de las características comunes que
presentan los inhibidores de Hh o antagonistas de Smo, es la presencia de
un sistema heterocíclico como núcleo. Por ello, a partir de diversas
evidencias reportadas en bibliografía y trabajos previos de nuestro grupo
de investigación, en esta tesis se diseñaron, sintetizaron y evaluaron
biológicamente un conjunto de nuevas purinas 2,6,9-trisustituidas como
potenciales agentes antitumorales.
De un total de 49 compuestos sintetizados, fueron seleccionados aquellos
que presentaron el mejor perfil de potencia y selectividad en modelos de
cáncer in vitro. Así, los compuestos 4r, 4s, 11a, 14g y 14j reportaron valores
de IC50 en el rango de 1.2 a 40 µM en ensayos de viabilidad celular en un
amplio panel de líneas celulares neoplásicas humanas, donde la apoptosis,
fue el principal tipo de muerte celular observada para estos derivados,
siendo estadísticamente más significativo el efecto producido por el
compuesto 4s que además fue capaz de reprimir la expresión génica de
Hh. Adicionalmente, ensayos de desplazamiento con Bodipy-Ciclopamina,
estudios de genes reporteros (Gli-luciferasa) y estudios de la expresión
génica mediante qRT-PCR, lograron identificar 4s como un nuevo
antagonista de Smo. Estudios de acoplamiento molecular confirman que
este derivado de purina se une al dominio transmembrana de Smo al igual
que los antagonistas Smo aprobados clínicamente.
Finalmente, en estudios in vivo, utilizando un modelo animal de ratón
C57BL/6, el compuesto 4s vehiculizado en nanopartículas de fosfolípidos,
mostró tener un efecto antitumoral en células B16F10 de melanoma murino
(dependiente de Hh) al reducir la reincidencia tumoral y metástasis del
tumor primario en única dosis de 1.5 mg de aplicación subcutánea. A partir
de todo el trabajo realizado en esta tesis, se concluye que 4s es un
prometedor agente antagonista de Smo, con un perfil citotóxico selectivo
por células neoplásicas vs células no neoplásicas y con un notorio efecto
antitumoral capaz de afectar específicamente el crecimiento y reincidencia
de tumores dependientes de la vía Hh.
Description
Tesis (Doctor en Química)--Pontificia Universidad Católica de Chile, 2019