Otimização da estrutura do novo tumor

Scientific Reports volume 12, Artigo número: 22390 (2022) Citar este artigo

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A eliminação seletiva de tumores sempre foi a base da pesquisa oncológica. A pesquisa em andamento subjacente aos mecanismos apoptóticos celulares revela a ativação de caspases, especialmente o efetor chave caspase-3, como uma estratégia terapêutica personalizada seletiva para tumor. Nosso protocolo de pesquisa contínua explorou novas α-aciloxicarboxamidas otimizadas de Passerini como indutores apoptóticos eficientes através do mecanismo dependente de caspase-3/7 com perfis anticancerígenos altamente seletivos. A lógica de design adotada baseou-se na exclusão de alertas estruturais de pistas anteriores, ao mesmo tempo que fundia vários motivos farmacofóricos de ativadores de caspases naturais e sintéticos através de condições otimizadas de reação de Passerini em um único recipiente. Os compostos preparados resultantes da reação de Passerini foram avaliados quanto às suas atividades citotóxicas contra células cancerígenas colorretais Caco-2 e HepG-2 do fígado em comparação com fibroblastos normais utilizando o ensaio MTT. Notavelmente, todos os compostos exibiram IC50 submicromolar de baixo alcance promissor contra as linhagens celulares de câncer estudadas, com excelente seletividade tumoral (valores de SI até 266). Portanto, eles foram superiores ao 5-fluorouracil. Notavelmente, 7a, 7g e 7j conferiram as potências mais altas contra células Caco-2 e HepG-2 e foram selecionadas para estudos mecanísticos adicionais. O ensaio de ativação Caspas-3/7 dos compostos atingidos e a análise citométrica de fluxo das células cancerosas apoptóticas tratadas demonstraram seu significativo potencial de ativação de caspases (até 4,2 vezes) e capacidades de indução apoptótica (até 58,7%). Avaliação adicional da expressão de Bcl2 foi realizada sendo um substrato fisiológico da caspase-3. Aqui, os três adutos de Passerini estudados foram capazes de regular negativamente o Bcl2 nas células Caco-2 tratadas. É importante ressaltar que os resultados dos estudos mecanísticos dos três sucessos ecoaram seus dados preliminares de potências antiproliferativas do MTT, destacando sua indução apoptótica dependente de caspase-3. Finalmente, os perfis físico-químicos e farmacocinéticos previstos in silico, bem como as métricas de eficiência do ligante, foram semelhantes a drogas.

Evitar a apoptose, o processo normal de morte celular programada que mantém a homeostase dos tecidos1, é uma marca registrada do câncer2,3. A apoptose é mediada através de uma cascata de vias de sinalização intrínsecas e extrínsecas que convergem principalmente para a proteólise dependente de caspases de numerosas proteínas vitais, clivagem de DNA e formação de bolhas na membrana . As caspases compreendem uma família característica de proteases específicas do cisteinil-aspartato que são capazes de clivar um resíduo de aminoácido aspartato dos seus substratos específicos induzindo a morte celular irreversível. As caspases são classificadas em grupos iniciador (caspase-10, -9, -8 e -2) e efetor (caspase-7, -6 e -3)7. As caspases-3 e -7 são consideradas as principais caspases efetoras que executam a apoptose8,9,10. Estas descobertas direcionaram assim os programas de investigação do cancro para definir a família das caspases, especialmente os membros efetores, como alvos anticancerígenos atrativos para induzir a indução de apoptose em células cancerígenas . Além disso, os níveis celulares de procaspases, os precursores inativos das caspases efetoras, são geralmente elevados no câncer em relação ao tecido normal, introduzindo uma oportunidade ideal para o direcionamento do tumor gerar seletivamente caspases citotóxicas no câncer através da superexpressão de procaspases. Assim, a indução apoptótica mediada por caspases é considerada uma estratégia anticancerígena altamente seletiva para tumores. Como as caspases maduras são inibidas usando o inibidor celular de proteínas de apoptose (IAPs) que são essencialmente inativadas pelo ativador secundário de caspases derivado de mitocôndrias (SMAC/Diablo)7, os primeiros ensaios de descoberta de medicamentos concentraram-se no SMAC que desencadeia a apoptose dependente de caspases13, 14. No entanto, a sua aplicação clínica directa foi dificultada pelas desvantagens da sua natureza peptídica. Um tetrapeptídeo de SMAC foi então concebido como o motivo principal para a concepção de peptidomiméticos que podem funcionar como a proteína endógena. Estudos pioneiros introduziram uma série de indutores apoptóticos eficientes concebidos como tripeptídeos encapsulados para reduzir seu caráter peptídico (Fig. 1; I e II) . Esta pesquisa ativa foi espelhada por vários ensaios para otimizar novos indutores apoptóticos dependentes de caspases de moléculas pequenas. Estudos iniciais empregando ensaios de triagem de alto rendimento baseados em caspases introduziram uma nova série de potentes ativadores de caspases derivados de nicotinamidas III (Fig. 1) . Outros trabalhos frutíferos levaram à introdução de vários ativadores de caspases em estágio pré-clínico . Estudos otimizados de desenho baseado em fragmentos identificaram indutores apoptóticos não peptídicos em estágio clínico que são baseados em um núcleo de amida essencial (Fig. 1, IV) que é crucial para a atividade e não deve ser alterado ou removido . Nessa linha, nosso grupo de pesquisa utilizou o multicomponente Passerini-3CR como uma estratégia sintética facial para sintetizar bibliotecas de indutores ativadores de caspases baseados em amida V (Fig. 1) incorporando as características estruturais temáticas dos compostos de chumbo (Fig. 1). Entre as séries avaliadas, os derivados atingidos exerceram profunda potência anticancerígena contra vários tipos de câncer humanos20.