Diseño, síntesis y estudio de la actividad antiangiogénica, antitelomerasa y antimitótica de derivados de combretastatina a-4
- Autores: Sandra Adela Torijano Gutiérrez
- Directores de la Tesis: Pedro Miguel Carda Usó (dir. tes.), Santiago Díaz Oltra (codir. tes.)
- Lectura: En la Universitat Jaume I ( España ) en 2013
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Julio Álvarez-Builla Gómez (presid.), Isabel Barasoain Blasco (secret.), Daniele Passarella (voc.)
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- Tesis en acceso abierto en: TESEO
- Resumen
Resumen de la Tesis Diseño, Síntesis y Estudio de la Actividad Antiangiogénica, Antitelomerasa y Antimitótica de Derivados de Combretastatina A-4 1. Introducción El cáncer se define como un conjunto de enfermedades relacionadas cuya característica es la proliferación descontrolada y la subsiguiente invasión de los tejidos por los sistemas sanguíneo y linfático. A escala mundial, se le atribuyen 7.6 millones de muertes y más del 70% se registran en países de ingresos bajos y medios; pero pese a estas cifras tan alarmantes y a la complejidad del proceso a nivel bioquímico, el conocimiento de la enfermedad a nivel molecular ha permitido el desarrollo y producción de nuevos fármacos para el tratamiento y lucha contra la enfermedad. Determinadas biomoléculas que intervienen en el proceso de replicación celular se han convertido en importantes dianas biológicas en la lucha contra el cáncer. Entre aquéllas se encuentra la tubulina, una proteína globular involucrada en la formación del huso mitótico. La tubulina está formada por dos subunidades polipeptídicas diferentes (¿- y ß-tubulina). Las dos subunidades de la tubulina se ensamblan formando heterodímeros cuya polimerización conduce progresivamente a la formación de unos protofilamentos. La unión de los protofilamentos genera los microtúbulos, que están directamente involucrados en el proceso de separación física de los cromosomas durante la mitosis. La tubulina es clave en la formación y la estabilidad de los microtúbulos, lo que explica que se haya convertido en una diana muy importante para el desarrollo de nuevos fármacos antitumorales.
Existe una amplia variedad estructural entre los compuestos naturales y sintéticos que se unen a la tubulina. Actualmente se han identificado los sitios de unión a tubulina de, entre otros, los taxanos, la colchicina y la vinblastina. Los taxanos actúan estabilizando los microtúbulos, mientras que la colchicina y la vinblastina actúan inhibiendo la polimerización de la tubulina. En la figura 1 se indica la estructura de la colchicina y su unión en la interfaz entre la ¿- y la ß-tubulina.
Figura 1 De entre los compuestos inhibidores de la polimerización de la tubulina cabe destacar a las combretastatinas (véase la figura 2). Estos productos naturales fueron aisladas en 1989 por Pettit y colaboradores de la corteza del árbol Combretum caffrum, originario de Sudáfrica. Las combretastatinas comparten el mismo sitio de unión de la colchinina. Además de su actividad inhibidora de la polimerización de la tubulina, las combretastatinas también han mostrado actividad antivascular.
Figura 2 En esta familia de cis-estilbenofenoles se encuentra la combretastatina A-4, (figura 2) que actúa como inhibidor en el ensamble de microtúbulos y presenta una potente citotoxicidad frente a una gran variedad de células cancerígenas, (incluyendo aquéllas que son multirresistentes) además de presentar actividad antiangiogénica.
Se define como angiogénesis al proceso de formación de nuevos vasos sanguíneos a partir del lecho vascular ya existente. Un desequilibrio en el proceso de neovascularización puede conducir a una situación en la que se produzca un crecimiento inadecuado de los vasos sanguíneos, fenómeno que desempeña un papel esencial en una serie de enfermedades tales como la artritis reumatoide, la psoriasis, la retinopatía diabética, la endometriosis y también la proliferación tumoral. Por ello, la inhibición farmacológica de la angiogénesis se presenta como una nueva estrategia para el tratamiento del cáncer y de otras enfermedades dependientes de la angiogénesis.
2. Metodología La preparación de moléculas híbridas, que combinan en una única estructura fragmentos totales o parciales procedentes de las estructuras de dos productos naturales distintos, en ocasiones incluso de tipos marcadamente diferentes, fueron el objetivo principal de esta tesis.
a) Los híbridos formados por combretastatina A-4 con análogo de pironetina. En la figura 3 se indica la estructura general de esta clase de moléculas híbridas, con la parte de combretastatina unida a la parte de pironetina mediante un espaciador.
Figura 3 b) Los híbridos constituidos por combretastatina A-4 con fragmentos del resveratrol. Éste último es actualmente tema de numerosos estudios, debido a que se hen reportado efectos antiinflamatorios, cardiovasculares, antiangiogénicos y antitumorales. En la figura 4 se indica la estructura general de esta clase de moléculas híbridas, con la parte de la combretastatina A-4 unida al fragmento del análogo de resveratrol truncado mediante un espaciador.
Figura 4 c) Los derivados de combretastatina A-4 mediante reacciones de alquilación en el alcohol fenólico, por reacciones SN2 con diferentes sustituyentes. En la figura 5 se muestra la estructura general de este tipo de moléculas.
Figura 5 La síntesis de combretastatinas se ha conseguido mediante la aplicación de diferentes rutas sintéticas basadas en la metodología de Wittig condensación de Perkin o acoplamiento de Suzuki. Sin embargo algunas de estas reacciones presentan bajo estereocontrol en la configuración del doble enlace y/o bajo rendimiento; lo que dificulta su preparación a gran escala.
Para la síntesis de la combretastatina A-4 se ha utilizado la reacción de condensación de Perkin descrita por Letcher y colaboradores que evita el empleo de grupos protectores y de cromatografía.
La construcción de los híbridos combretastatina-pironetina en el apartado a. Requiere de un espaciador que permita a su vez la unión de ambos compuestos. Teniendo en cuenta estas premisas decidimos emplear como espaciadores halogeno-ácidos, puesto que esta clase de compuestos pueden unirse a la parte de combretastatina mediante una reacción de eterificación tipo Williamson y a la parte de pironetina mediante una reacción de esterificación de Yamaguchi.
Para la síntesis de los diferentes fragmentos de resveratrol, en el apartado b. Se empleó en primer lugar la protección de los aldehídos aromáticos con yoduro de metilo, TBSCl y MOMCl, seguida de la reacción de Wittig entre un aldehído aromático y un iluro generado a partir de una sal de fosfonio para obtener derivados estirénicos, seguida de una metátesis con el 5-bromopent-1-eno, en presencia del catalizador de Grubbs de segunda generación en diclorometano a reflujo por 24 horas. La construcción de los híbridos de combretastatina-fragmentos truncados del resveratrol, la he llevado a cabo mediante una reacción de eterificación tipo Williamson.
Y por último la síntesis de los derivados en el apartado c. Se realizó mediante una eterificación tipo Williamson 3. Conclusiones 1) Se ha llevado a cabo el diseño y la síntesis de los 14 compuestos de tipo O-alquilderivados de combretastatina A-4 que se muestran en la figura 6 Figura 6. O-Alquil derivados de combretastatina A-4 2) Se han medido las actividades citotóxicas en las líneas celulares HT-29, MCF7 y HEK293, de inhibición de la producción del factor de crecimiento vascular endotelial (VEGF) y la actividad antitelomerasa mediante el análisis de la expresión de los genes hTER y c-Myc de los O-alquil derivados de combretastatina A-4 en las línea celular célular HT-29. Siendo el compuesto 3.70l el que mostró mejor actividad. (Véase tabla 6.1) 3) Se han diseñado y sintetizado los 12 compuestos de híbridos CA-4/análogos de pironetina, cuyas estructuras, junto con las de sus precursores, se indican en la figura 7.2.
Figura 7.2. Híbridos de CA-4/análogos de pironetina y precursores 4) Se han medido las actividades citotóxicas de los híbridos de combretastatina A-4/análogos de pironetina y de sus precursores, en las líneas celulares A2780 y su variante resistente A2780AD. Se estudió el efecto de los compuestos sobre citometría de flujo, ciclo celular, inmunofluorescencia y ensamblaje de los microtúbulos in vitro con tubulina aislada en células A549. Sindo los derivados de combretastatina A-4 5.18a, 5.19c, 5.21a, 5.22a, y 5.25a, los más activos 4. Reseña bibliográfica 1. http://www.cancer.gov 2. http://www.who.int 3. (a) Cocco, G.; Chu, D.; Pandolfi, S., Eur. J. Intern. Med. 2010, 21, 503. (b) Niel, E.; Scherrmann, J., Joint Bone Spine, 2006, 73, 672.
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