Dianas y aproximaciones alternativas en la búsqueda de nuevos fármacos para cáncer e infecciones causadas por parásitos

Abstract

En esta tesis se ha llevado a cabo un estudio multidisciplinar en el área de química médica, que tiene como finalidad el diseño y preparación de nuevos compuestos para su evaluación biológica, con la finalidad última de establecer relaciones entre la estructura química y la actividad biológica que contribuyan al desarrollo de nuevos fármacos. El objetivo principal de esta síntesis es encontrar moléculas que actúen como potenciales ligandos de G-quadruplex, los cuales son estructuras secundarias que se encuentran tanto en el ADN como ARN, y cuya disposición básica cuenta con tétradas formadas por cuatro guaninas que se unen entre si mediante enlaces de hidrógeno de tipo Hoogsteen. Los G-quadruplex (G4) desempeñan un papel clave en la regulación genética, ya que se encuentran presentes en regiones promotoras de oncogenes, telómeros o ARN mensajeros. Los G4 se han propuesto como dianas terapéuticas en cáncer y en enfermedades infecciosas causadas por virus, bacterias y parásitos. En las primeras etapas de esta tesis, se han diseñado y sintetizado dos nuevas familias de compuestos, con diversa estructura química: derivados de naftaleno diimida (NDI) disustituidos y derivados de pirvinio (PYR). A continuación, se identificaron secuencias de G4 en los genomas de los distintos organismos diana y se confirmó, en el caso de Trypanosoma cruzi, que las mismas formaban estas estructuras secundarias mediante medidas biofísicas (dicroísmo circular, resonancia magnética nuclear y ensayos de fluorescencia). Posteriormente, se investigó la unión de los compuestos preparados a los G4 también mediante técnicas biofísicas. En estos estudios se incluyeron dos familias más como potenciales ligandos de G4: derivados ditienileteno (DTE) y derivados oligostirilbencenos (OSB). Estas técnicas se aprendieron durante la estancia de tesis en el laboratorio del Dr. Mergny en la Escuela Politécnica de Palaiseau (Francia) y fueron posteriormente implementadas en nuestro laboratorio. Una vez identificados los potenciales ligandos de G-quadruplex de ADN, se llevaron a cabo ensayos de bioactividad donde se incluyó una quinta familia de compuestos de derivados naftaleno dimiida tri- y tetrasustituidos, dímeros de las mismas, así como derivados con extensiones del núcleo central. Se realizaron ensayos in vitro de toxicidad utilizando diversas líneas celulares humanas sanas tales como MRC- 5 o HEK293. Tras conocer su toxicidad en células sanas, se llevaron a cabo estudios de toxicidad in vitro en células tumorales (por ejemplo, HeLa), parásitos (tales como Trypanosoma brucei o Leismania major) y bacterias (incluyendo Bacillus cereus o Enterococcus faecalis), con la finalidad de encontrar algún candidato que presentara una buena actividad antitumoral, antiparasitaria o antibacteriana, respectivamente. Entre los resultados obtenidos en la familia de los derivados de NDI disustituidos podemos destacar la obtención de compuestos que muestran una buena actividad antiparasitaria con valores de IC50 en el rango submicromolar. Respecto a los derivados de NDI con extensiones del núcleo central, se llegaron a alcanzar valores en el rango subnanomolar frente a T. brucei, siendo 60 veces más potente que la pentamidina, uno de los fármacos de referencia. Por su parte, varios derivados de DTE mostraron ser hasta 38 veces más activos frente a los tripomastigotes de T. cruzi que el benznidazol, uno de los fármacos usados en pacientes de Chagas. Asimismo, dos de los derivados de OSB demostraron una fuerte actividad antiparasitaria contra T. brucei y L. major, así como una buena actividad antibacteriana frente a distintas cepas tanto Gram-positivas como Gramnegativas. Por último, cabe destacar la excelente actividad antiparasitaria (T. brucei y L. major) y antibacteriana (diferentes cepas Gram-positivas y Gram-negativas), que presentaron los derivados de PYR, mejorando en la mayoría de los casos al propio pamoato de pirvinio. Asimismo, se han realizado estudios de entrada celular de los ligandos mediante citometría de flujo, y de localización intracelular mediante microscopía de fluorescencia. En la familia de derivados de NDI disustituidos se observó una correlación entre la actividad de los compuestos y la entrada celular. Además, mediante microscopía se observó una acumulación en el núcleo de T. brucei tras 16 horas de incubación. Este mismo patrón se repitió en el caso de los derivados de NDI con extensiones del núcleo central, pero en este caso se pudo observar una acumulación en el núcleo de T. brucei tras solo 30 minutos de incubación. Por su parte, los derivados de DTE presentaron una acumulación tanto en núcleo como en kinetoplasto de T. cruzi a partir de 4 horas de incubación. Por último, en el caso de los derivados de OSB, se observó una clara relación entre la entrada celular tanto en parásitos (T. brucei) como en bacterias (A. baumannii y S. aureus) y la actividad antiparasitaria y antibacteriana de los compuestos.