El cisplatino y otros compuestos inorgánicos antitumorales de platino ru eni o. M ecan smos generales de actuación y resistencia

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1 o se puede mostrar la imagen. uede que su equipo no tenga suficiente memoria para abrir la imagen o que ésta esté dañada. einicie el equipo y, a continuación, abra el archivo de nuevo. Si sigue apareciendo la x roja, puede que tenga que borrar la imagen e insertarla de nuevo. 07/12/2010 El cisplatino y otros compuestos inorgánicos antitumorales de platino y rutenio. Mecanismos generales de actuación y resistencia Descubrimiento casual por el biofísico Barnett osenberg ( ) en 1965 cuando investigaba sobre los efectos que una corriente eléctrica podría causar en un cultivo de Escherichia Coli El análisis minucioso de los resultados y la investigación interdisciplinar condujeron al descubrimiento del primer antitumoral inorgánico Este complejo de platino fue ya sintetizado a mitad del siglo XIX, y se conocía como sal de eyrone, aunque su estructura fue propuesta por Werner en el umbral del siglo XX. 1

2 Werner identificó estructuralmente los dos isómeros que respondían a la misma composición 2 H 6 2, pero con diferente comportamiento en su reactividad química H 3 H 3 (a) H 3 (b) H 3 Fórmulas estructurales de cis-diaminodicloroplatino(ii) (cis-dd) (a) y trans-diaminodicloroplatino(ii) (b). El isómero cis es activo frente a una serie de tumores: varios, cabeza, cuello, testículos, linfoma, osteoblastoma, entre otros resenta efectos secundarios: totoxicidad, nefrotoxicidad, neurotoxicidad, emetogénesis En algunos casos desarrolla resistencia después de las primeras dosis El isómero trans no muestra actividad antitumoral Estado actual de la investigación Inyección SAE El conocimiento de los mecanismos químicos de actuación del cisplatino ha avanzado considerablemente en los últimos años La distorsión del DA cuando el cisplatino se une a él, origina también cambios en su interacción con las proteínas. Este hecho es la clave de su toxicidad selectiva en células tumorales Evolución fisiológica del cisplatino Agente de rescate Diurético CEL. MAL CEL. TUMAL (enzimas reparadoras) (amplificación, ió pobre reparación?) IÑÓ (toxicidad) HÍAD (degradación) Eliminación (50% < 48h, resto = 2-8 semanas) 2

3 SAE Llegada del cisplatino i a la célula Difusión pasiva y/o transporte activo H 3 H 3 H 3 2 H 3 H 3 Membrana úcleo Aductos [-AD] Unión del cisplatino al DA (a) H 3 H 3 X roteína H 3 H 3 (b) (c) H 3 H 3 (d) H 3 H 3 B H 3 (e) H 3 A (f) H 3 H 3 H 3 H H H 3 H 3 a: 40% a tiempos bajos de incubación (15 min.). Indetectables a tiempos más elevados. d: d(p) 65% f: d(ap) 20% e: d(pp) 9% c: 1% del total de productos de platinación cis-[(h 3 ) 2 {d(pp} cis- [(H 3 ) 2 {d(cctct**tctcc). d(aaccaa)}] (Lippard y col. 1985) (Lippard y col. 1995) Quelato de 17 miembros uptura interacciones stacking Ángulo entre bases de 80º uente de hidrógeno entre H 3 y los fosfatos Desenrollamiento de 20-25º Torsión hacia el surco principal de 35-40º Ángulo entre bases de 26º Desplazamiento del átomo de de 1 Å respecto al plano de las guaninas Conformación del DA entre A y B 3

4 aductos bifuncionales aductos monofuncionales cis-dd Fragmento de un DA lineal rico en guaninas δ (ppm) 12.5 h 10.5 h 8.5 h h h h 0.5 h Efecto del cisplatino sobre el fragmento de DA lineal Efecto del transplatino sobre el mismo fragmento de DA lineal Seguimiento por 195 M de la reacción de cisplatino con DA Entrada de esistencia -S Mecanismos de actuación y resistencia del cisplatino esistencia SH cis-dd Activación Inactivación esistencia MT esistencia [-AD] + HM eparación o eparación Apoptosis he-37 econocimiento molecular de una proteína tí HM al aducto cisplatino:da = formas activadas por hidrólisis = proteínas del dominio HM 4

5 osibles efectos del platino sobre la transcripción Aumento de la cantidad de platino administrada al tumor Liposomas *Copolímeros *Administración intraperitoneal (cáncer de ovario) Combinación de fármacos de platino con agentes funcionalizados molecularmente: Bevacizumab y Trastuzumab Moduladores de la resistencia al platino: TLK286 Decitabina Célula tumoral uevos fármacos de dirigidos a obviar los mecanismos de resistencia xaliplatino, picoplatino * Satraplatino Inhibición de la transcripción y activación de la apoptosis H H H H H H H TLK286-TELCYTA orhidrato de canfosfamida, análogo del glutation modificado Modo de actuación del TLK286 (Telcyta) La glutation-s-transferasa 1-1 se expresa en muchos tumores 5

6 Del cisplatino, carboplatino y oxaliplatino a los diseños trans, los complejos polimetálicos y los complejos de rutenio tros complejos de platino cis-diamino{1,1- ciclobutandicarboxilato}platino(ii) Carboplatino Mismo tipo de tumores Menor toxicidad Se administra en dosis mayores [S-4-2-{1-trans)]-(1,2- Ciclohexanodiamina-,')[etanodioata(2--)-,']platino xaliplatino Activo frente al cáncer de colon robablemente mecanismo algo diferente xaliplatino, nuevo antitumoral latino(ii) DiAminoCicloHexano DACH ligando portador C oxalato trans-1-dach (1, 2-dach) oxalatoplatino C xaliplatino, complejo de platino soluble en agua con ligandos oxalato y diaminociclohexano Mecanismo de citotoxicidad del oxaliplatino Como en el cisplatino, la formación de los aductos intracatenarios, conduce a la inhibición de la síntesis del DA T- C -A - aductos intracatenarios xaliplatino ĀA- -T - aductos: 55% C- - -A aductos: 31% C C Los aductos del complejo con el ligando DACH (diaminociclohexano) son voluminosos y se cree que son más efectivos en la inhibición de la síntesis del DA que los aductos del cisplatino 6

7 erfiles de sensibilidad del cisplatino y oxaliplatino Leukemia CCF CEM HL 601 TB K 662 MLT 4 MI 226 on Small Cell Lung Cancer A549 - ATCC H 62 H 92 CI H226 CI H21 CI H460 CI H522 Small Cell Lung Cancer DMS 114 DMS 273 Colon Cancer CL 205 LD 1 HCC 2996 HCT 116 HCT 15 HT 29 KM2012 S5W620 CS Cancer SF 264 SF 295 SF 539 S8 19 S8 75 S8 78 UZ 51 Melanoma LX HAV1 MALME 3M H19 MEL SK MEL2 SK MEL28 SK MEL5 UACC 257 UACC 62 varian Cancer IV 1 VCA 3 VCA 4 VCA 5 VCA 8 SK V 3 enal Cancer AA94 CAKI 1 S12C U031 MC MTD Delta ange Cisplatin IC 50* xaliplatin IC 50* H 3 Elderivadodela2-picolinaesactivofrente a cáncer de pulmón mientras que el de la 3- picolina es inactivo CH 3 Complejos de con geometría trans Sus aductos monofuncionales con el DA presentan un tiempo de vida mayor que el isómero cis lo que facilita la interacción con tioles intracelulares como el glutatión, impidiéndose así la formación de las lesiones tóxicas bifuncionales. El impacto de las lesiones bifuncionales que pueden formarse no es tan pronunciado como el provocado por el isómero cis,, lo que las hace más fácilmente reparables Las proteínas de dominio HM no son capaces de reconocer las lesiones provocadas por el isómero trans El trans-dd es mucho más reactivo, los ligandos - son aún más lábiles, cosa que facilita numerosas reacciones secundarias en su camino hacia el DA, que acaban por desactivar el complejo 7

8 Complejos de con geometría trans activos como antitumorales Complejos trans-(ii) 2 con moléculas heterocíclicas planas C H 3 Complejos trans-(ii) 2 con moléculas heterocíclicas planas (H 3 C) 2 HC CH(CH 3 ) 2 Complejos trans-(ii) 2 con aminas alifáticas asimétricas H H Complejos trans-(iv) ' ' C ' Complejos trans-(ii) 2 con ligandos iminoéter H 3 (CH 3 )n H 3 Complejos polinucleares H 3 H 3 Mayor acumulación celular El ligando heterocíclico genera impedimento estérico osibilidad de interacciones intercatenarias e intracatenarias Formación de aductos pseudobifuncionales econociemiento de estos aductos por las proteínas de dominio HM Complejos de (IV) H H H 3 Iproplatino Tetraplatino JM216 CCH 3 CCH 3 cis, trans, cis- [ 4 (D,L-ciclohexano-1,2-12 cis, trans- [ 2 (H) 2 (isopropilamina) 2 ] diamina)] [ 2 (Ac) 2 (H 3 )ciclohexilamina] Son compuestos muy activos en ensayos in vitro pero no han conseguido superar al cisplatino cuando se han administrado in vivo o bien se han mostrado más tóxicos. Ventajas de los complejos de (IV) El (IV) presenta una mayor inercia a la sustitución y por ello sus complejos sufren menos reacciones secundarias Los complejos de (IV) son más hidrofóbicos y eso les permite obtener gran acumulación celular En ocasiones son más solubles Inconvenientes de los complejos de (IV) Los estudiados hasta ahora se reducen en el plasma sanguíneo 8

9 tros complejos de Complejos trans con 2-, 3- y 4-hidroximetilpiridina Complejos polinucleares Complejos solubles en agua 2+ H H (CH ) H 3 H 3 H 3 H 3 (C ) 6 H 3 (BB3464) - H 3 H h 80ºC H 3 H H conc. 10h, 80ºC =C H H 3 Complejos impedidos estéricamente H 3 H 3 Complejos con ligandos biológicamente activos (ZD0473) Diferentes ángulos en el empaquetamiento cristalino Ensayos de proliferación celular Inactivación por especies sulfuradas 24 horas 72 horas Diferente habilidad por atravesar la membrana Supervivencia S % T4 T5 T6 Cisplatino Supervivencia % T4 T5 T6 Cisplatino Concentración μm Concentración μm Ángulo diedro = 41º Ángulo diedro = 62º T4: 5 μm ~10% supervivencia Cisplatino: 5 μm ~95% supervivencia Ángulo diedro = 85º 9

10 H 3 H H 3 H H H 3 07/12/2010 T4 T5 T6 Diferente acumulación celular IC 50 = Concentraciómcióm de complejo metálico que causa 50% de muerte celular Complejo IC 50 (μm) a 24 horas IC 50 (μm) a 72 horas T4 3, ,03 3, ,01 T5 19,00+ 1,02 17,58+ 1,04 T6 18,85+ 1,01 17,98+ 1,04 Cisplatino 15,61 + 1,15 2, ,01 5 μm 25 μm 6h 24h 6h 24h Cisplatino 14,63* 36,28 73,45 471,83 T4 27,16 10,07 561,38 120,66 T5 6,57 18,07 40,77 23,69 T6 7,81 10,97 39,41 18,39 * Todos los valores se expresan en (ng /mg DA) Citometría de Flujo Tipo de muerte celular Apoptosis os permite conocer las causas de muerte celular ecrosis Anexina - Yoduro propidio + Anexina + T4 4 μm T4 25 μm Células Apoptosis Apoptosis Compuesto ecrosis vivas An - temprana tardía (μm) An-/ I + / I - An +/ I - An +/ I + Células control T4 (4) Yoduro propidio + Cisplatino 15 μm Cisplatino 25 μm T4 (25) Cisplatino (15,6) Cisplatino (25) Anexina - Yoduro propidio - Anexina + Yoduro propidio - 10

11 Complejos con otros metales Complejos de u 2 u H H DMS DMS Complejos de h 2 u H H _ DMS u H AMI _ Complejos de Ti X X Ti Titanoceno Qué ventajas aportan los compuestos de rutenio sobre los de platino? Hay tres complejos de rutenio que están ya en segunda fase de pruebas clínicas: AMI Complejos de d CH L CH h h CH L CH 3 d 3 Budotitanio C 2 H 5 Ti C 2 H 5 E.Alessio et al. B.Keppler et al. Los compuestos de rutenio son menos tóxicos que los de platino: pueden administrarse dosis mayores Los compuestos de rutenio son anti-metastáticos: actúan no sólo uniéndose al DA de las células cancerígenas sino que frenan el proceso metastático ái El rutenio puede unirse a las transferrinas: se ha comprobado la unión a la lactoferrina humana, lo cual facilita el transporte en el organismo y los procesos de eliminación [Cpu(η 6 - Dibenzosuberonona)][F 6 ] Compuesto organometálico que se intercala en el DA pb322 + el complejo incubado 3 horas pb322 + el complejo incubado 7 horas 11

12 [u(η 5 -C 5 H 5 )()L] +, con = dppe o 2h 3 y L = ligando heteroatómico σ coordinado como 1,3,5-triazina (1) o piridazina (2) CT 1nM 10 nm 50 nm nm µm 2.5 nm µm 5 µm 7.5 µm 10 µm (1) 1) L = triazina 2) L = piridazina Comportamiento antiproliferativo frente a la línea tumoral HL60 ar (%) viabilidad celula Linea celular HeLa C2 T2 u C s s u s C s IC 50(μM) Complejo 1.23 C T cis-[u(dppe)2(tbc)] CF 3 S 3 Tbc, ligando intercalador concentración (µm) 12

13 CT 750 nm 1 µm 1,25 µm 1,5 µm 1,75 µm 2 µm Concentr aci ón CT 750 nm 1 µm 1,25 µm 1,5 µm 1,75 µm 2 µm Concentr ación 07/12/2010 Citotoxicidad en células LoVo Conclusiones: Citotoxicidad en células M ia aca Línea celular LoVo (Colon) IC 50 (μm) Compuesto 1.5 C2 0.9 T2 Línea celular Miaaca (áncreas) IC 50 (μm) Compuesto 1.6 C2 0.4 T2 El cisplatino y su análogo el carboplatino vienen siendo utilizados en clínica desde hace años en la quimioterapia de algunos tipos de cáncer. ecientemente se han incorporado al uso en hospitales otros compuestos de platino que son activos frente a tumores resistentes it t al cisplatino. tros compuestos también de platino y de otros metales de transición, como rutenio y titanio, se encuentran en fase clínica. Los compuestos de rutenio, menos tóxicos y antimetastáticos son un nuevo reto en quimioterapia inorgánica. Aunque se han ido introduciendo nuevos complejos de platino funcionalizados hacia receptores en las membranas celulares y por tanto con actividad selectiva, no existe una clara relación actividad-estructura. La investigación actual centra su interés en los procesos bioquímicos que desencadena la unión covalente del platino al DA y en los mecanismos de actuación de los complejos de rutenio que han dado resultados excelentes. Se investiga también la posible actuación de los complejos de platino y rutenio como inhibidores de las telomerasas que protegen especialmente a las células tumorales del envejecimiento al reparar el DA telómero 13