Estudo da regulação das DNA Estudo da regulação das DNA topoisomerases durante o desenvolvimento de resistência ao etoposídeo e do papel antitumoral de novos compostos em leucemias agudas / DNA topoisomerases's regulation study during resistance development toetoposide and antitumor role of new compounds in acute leukemias

Entre as neoplasias hematológicas, as leucemias agudas configuram o maior número de mortes a cada ano. A quimioterapia para estas neoplasias envolve inibidores de topoisomerase, como as antraciclinas, associados a outros fármacos. Entretanto, alguns pacientes não respondem ao tratamento devido ao desenvolvimento do fenótipo de resistência a múltiplas drogas (MDR), considerada a principal causa de refratariedade e falha no tratamento. Devido à alta taxa de proliferação celular, os tumores super expressam as DNA topoisomerases I e IIα humana (hTopo I e IIα), tornando essas enzimas bons alvos para o desenvolvimento de novos fármacos. Neste contexto, a procura por novos compostos capazes de aumentar a taxa de sobrevida global em pacientes com leucemias agudas e que sejam eficazes em células com fenótipo MDR se faz necessária. Os objetivos deste trabalho foram: a)desenvolver linhagens celulares de leucemias agudas resistentes ao etoposido (VP-16); b)caracterizar o fenótipo de resistência, mediado por alterações nas enzimas hTopo I e IIα; c)avaliar o mecanismo de ação dos novos compostos LQBs (LQB-118, -192, -223, -266, -268 e -326) e ácido pomólico (PA), como potenciais inibidores de hTopo I e/ou IIα; e d)investigar a atividade antitumoral dos compostos mais promissores nas linhagens de leucemias agudas resistentes em comparação às parentais. Foi demonstrado que dentre os compostos LQBs avaliados apenas LQB-118 e LQB-223 foram efetivos e específicos em inibir hTopoIIα. PA demonstrou ser um composto dual inibindo hTopo I e IIα. Os três compostos ativos não intercalam no DNA e atuam como inibidores catalíticos, não apresentando afinidade de interação ao sítio de ligação entre o DNA e camptotecina ou VP-16. Os estudos de modelagem molecular também sugeriram que LQB-118 e LQB-223 apresentam alta afinidade de ligação à região ATPase de hTopoIIα...

Acute leukemias represent the largest number of annual deaths from hematologic malignancy. The chemotherapy for these neoplasms involves topoisomerase inhibitors, such as anthracyclines, associated with other drugs. However, some patients do not respond to this treatment scheme because of the development of multiple drug resistance (MDR) phenotype.MDR phenotype is the main cause of refractoriness and treatment failure in acute leukemias. Due to the high rate of cell proliferation, tumors overexpress human DNA topoisomerases I and IIα (hTopo I and IIα), leading these enzymes as good targets for the development of new anticancer drugs. In this context, the searching for novel compounds capable of increase theoverall survival rate in patients with acute leukemias and be effective on cells with MDR phenotype is urgent. The objectives of this research are: a) todevelop acute leukemia cell linesresistant to etoposide (VP-16); b) to characterize the resistance phenotype mediated by changes on hTopo I and IIα; c) to evaluate themechanism of action of new compounds LQBs(LQB-118, -192, -223, -266, -268 and -326) and pomolic acid (PA), as potential inhibitors of hTopo I and/or IIα; and d) to investigate the antitumor activity of the most promising compounds on parental or resistant acute leukemia cell lines. It was demonstrated that among the LQBs evaluated only LQB-118 and LQB-223 were effective and specific to hTopo IIα and that PA inhibited both hTopo I and IIα. They did not intercalate into DNA and acted as catalytic inhibitors with poor affinity to interact with camptothecin or VP-16 biding site. The molecular modeling studies also suggested that LQB-118 and LQB-223 presented a high affinity to bindto ATPase region of hTopo IIα. Acute lymphoid CEM-R and myeloid leukemia U937-R cell lines were developed by exposition to increasing concentrations of VP-16...

Comparing the expression of human DNA topoisomerase I in KM71H and X33 strains of Pichia pastoris

Background: Human is an essential cellular enzyme that is found in all human cells. As this enzyme is upregulated in cancer cells exceedingly, it is used as a target for cancer chemotherapeutic drug development. As such, producing the in-house enzyme for the purpose to speed up the search for more cost-effective and target specific hTopoI inhibitors is warranted. This study aims to compare the optimised conditions for the expression of hTopoI in KM71H (MutS) and X33 (Mut+) strains of Pichia pastoris. P. pastoris transfected with an hTopoI recombinant vector was used for the optimization of a higher level of hTopoI expression. Results: In the process, fed-batch cultivation parameters that influence the expression of hTopoI, such as culture temperature, methanol induction and feeding strategy, were optimised in the transfected KM71H and X33 P. pastoris strains in a shake flask system. The cell density and total protein concentration (protein level) of transfected P. pastoris were compared to determine the optimum culture conditions for each transfected P. pastoris strain. A higher hTopoI level was observed in the transfected KM71H culture supernatant (2.26 ng/mL) when the culture was incubated in the optimum conditions. Conclusions: This study demonstrated that MutS strain (KM71H) expressed and secreted a higher level of hTopoI heterologous protein in the presence of methanol compared to the Mut+ strain; X33 (0.75 ng/mL). However, other aspects of optimization, such as pH, should also be considered in the future, to obtain the optimum expression level of hTopoI in P. pastoris.

La ADN topoisomerasa tipo I de protozoos patógenos como Diana terapéutica de fármacos antitumorales / Type I DNA topoisomerase from protozoan pathogens as a potential target for anti-tumoral drugs

La utilización intensiva de fármacos antiparasitarios es la causa principal de la aparición de microorganismos parásitos multirresistentes en las regiones del planeta donde son precisamente endémicos. Los agentes etiológicos de las denominadas enfermedades tropicales -malaria, criptosporiodiosis, enfermedad del sueño, enfermedad de Chagas o los distintos tipos de leishmaniosis- son protozoos unicelulares sobre los que no se ha desarrollado en la actualidad ninguna vacuna eficaz y cuyo tratamiento se basa en medidas sanitarias preventivas y en el uso de medicamentos. La quimioterapia antiparasitaria actual es cara, no está ausente de efectos adversos y no supone beneficios a las empresas que la comercializan, por lo que la inversión en I & D es marginal comparada con la llevada a cabo para otros procesos patológicos de menor relevancia médica. La identificación de las ADN topoisomerasas como dianas farmacológicas se basa en los excelentes resultados obtenidos en los ensayos clínicos llevados a cabo con los derivados de la camptotecina en la terapia antitumoral. Las importantes diferencias estructurales entre las ADN topoisomerasas de tipo I de tripanosomas y leishmanias con respecto a sus homólogas de mamífero ha abierto un nuevo campo de investigación que combina las técnicas de biología molecular con la cristalización de proteínas para poder diseñar nuevos fármacos dirigidos específicamente a su inhibición. Revisamos aquí las características de estas nuevas dianas farmacológicas, así como los compuestos que en el momento están siendo utilizados para su inhibición en los agentes parasitarios que causan las principales enfermedades tropicales.

The intensive use of antiparasitic drugs is the main cause of the emergence of multiresistant parasite strains on those regions where these parasites are endemic. The aetiological agents of the so-called tropical diseases viz. malaria, cryptosporidiosis, sleeping sickness, Chagas disease or leishmaniasis, among others, are unicellular protozoan parasites with no immune-prophylactic treatment and where the chemotherapeutical treatment is still under controversy. At present, the chemotherapeutic approach to these diseases is expensive, has side or toxic effects and it does not provide economic profits to the Pharmaceuticals which then have no or scarce enthusiasm in R & D investments in this field. The identification of type I DNAtopoisomerases as promising drug targets is based on the excellent results obtained with camptothecin derivatives in anticancer therapy. The recent finding of significant structural differences between human type I DNAtopoisomerase and their counterparts in trypanosomatids has open a new field in drug discovery, the aim is to find structural insights to be targeted by new drugs. This review is an update of DNA-topoisomerases as potential chemotherapeutic targets against the most important protozoan agents of medical interest.

El Ensayo Cometa: una técnica para evaluar genotoxicidad en el ADN de oocitos bovinos / The Comet Assay: a technic to evaluate genotoxicity in DNA bovine oocytes

La electroforesis en gel de células individuales o Ensayo Cometa

Acción inhibitoria de sistemas Fenton sobre la topoisomerasa I de Trypanosoma cruzi y Crithidia fasciculata / Effect of Fenton systems on Trypanosoma cruzi and Crithidia fasciculata topoisomerase I

Los sistemas Fenton (H2O2/Fe o H2O2/Cu) fueron capaces de inhibir la actividad topoisomerasa I de extractos crudos de Trypanosoma cruzi y Crithidia fasciculata. El agregado de compuestos de tioles o complejantes de metales, modificó la inhibición y dicho efecto dependió del metal y del origen de la enzima. El glutation reducido, DL-ditiotreitol, y N-aceti-L-cisteína 1 mM fueron efectivos protectores frente a la inhibición, inducida por el sistema H2O2/Fe, de la actividad presente en T.cruzi, el manitol protegió 37 por ciento, mientras que la histidina y etanol fueron inefectivos. Con la topoisomerasa de C.fasciculata, glutatión reducido, DL-ditiotreitol y N-acetil L-cisteína protegieron 100 por ciento a la enzima de la acción deletérea del sistema Fenton (Fe), los compuestos manitol, histidina y cisteína 1 mM protegieron 48, 34 y 28 por ciento, respectivamente, mientras que el etanol 4 mM fue inefectivo. Con el sistema H2O2/Cu y la enzima de T.cruzi, el DL-ditiotreitol y la histidina 1mM protegieron 100 y 60 por ciento, respectivamente, los otros protectores ensayados fueron menos efectivos. Resultados semejantes se obtuvieron con la topoisomerasa de C.fasciculata. La disminución por sistemas Fenton de la actividad topoisomerasa I de los extractos resultó no ser revertida por posterior incubación con los compuestos que tuvieron efecto protector. Se sugiere que la estructura molecular de la proteína podría actuar como secuestrante de radicales libres generados por los sismtemas Fenton o mediante la unión de metales como el Cu o Fe, facilitando la generación de los mismos in situ. Ambos mecanismos conducirían a la inactivación de la misma.

DNA topoisomerase inhibitors: biflavonoids from Ouratea species

Topoisomerase inhibitors are agents with anticancer activity. 7"-O-Methyl-agathisflavone (I) and amentoflavone (II) are biflavonoids and were isolated from the Brazilian plants Ouratea hexasperma and O. semiserrata, respectively. These biflavonoids and the acetyl derivative of II (IIa) are inhibitors of human DNA topoisomerases I at 200 æM, as demonstrated by the relaxation assay of supercoiled DNA, and only agathisflavone (I) at 200 æM also inhibited DNA topoisomerases II-alpha, as observed by decatenation and relaxation assays. The biflavonoids showed concentration-dependent growth inhibitory activities on Ehrlich carcinoma cells in 45-h culture, assayed by a tetrazolium method, with IC50 = 24 ± 1.4 æM for I, 26 ± 1.1 æM for II and 10 ± 0.7 æM for IIa. These biflavonoids were assayed against human K562 leukemia cells in 45-h culture, but only I showed 42 percent growth inhibitory activity at 90 æM. Our results suggest that biflavonoids are targets for DNA topoisomerases and their cytotoxicity is dependent on tumor cell type

Estudo da ação citotóxica do cloridrato de irinotecano (CPT-11) em cédulas leucêmicas: correlação com o fenótipo de resistência a múltiplas drogas / Study of cytotoxic activity of irinotecan hydrochloride (CPT-11) in leukemic ballots: correlation with the phenotype of multidrug resistance

O cloridrato de irinotecano (CPT-11), um inibidor da topoisomerase I, foi inicialmente descrito como sendo ativo em tumores resistentes a multiplas drogas (MDR). Os resultados mostraram que o CPT-11 possui uma potente ativiadade anti-leucêmica independente do fenótipo MDR e da fase do ciclo celular, sugerindo novos caminhos a serem explorados no tratamento das leucemias...

Citotoxidad de la beta lapachona: una o-naftoquinona con posibles usos terapeuticos / Cytotoxicity of beta-lapachone, an naphthoquinone with possible therapeutic use

La Beta-lapachona (Beta-lap) es una o-naftoquinona extraída de la madera del lapacho. Las observaciones iniciales mostraron su acción inhibidora del crecimiento del sarcoma de Yoshida y del carcinosarcoma de Walker 256. La Beta-lap genera productos reactivos del oxígeno (ROS: anión superóxido, radical hidroxilo y peróxido de hidrógeno) a los que inicialmente se atribuyó su citotoxicidad. Beta-Lap resultó un potente inhibidor de la síntesis de ADN en T. cruzi, de la topoisomerasas I y II y de la poli(ADP-ribosa) polimerasa (PARP) de diferentes orígenes, enzimas responsables de la conservación del ADN. Se investigó la citotoxicidad de Beta-lap en células de cáncer epidermoide de laringe, melanoma, cáncer de ovario, de mama, de próstata, de pulmón, adenocarcinoma de colon y leucemia, aportando un mejor conocimiento de los mecanismos moleculares involucrados en la acción de Beta-lap y su relación con los procesos de apoptosis y de necrosis. Se comprobó la activación de la calpaina, proteasa cuya actividad depende de tioles, seguida por la activación de quinasas (c-JUN NH2 -quinasa terminal), caspasas y nucleasas, enzimas que degradan al ADN y a las proteínas celulares. Una reacción importante para la actividad de la Beta-lap es su reducción, especialmente por la diaforasa y la NAD(P)H-quinona reductasa, que inician la producción de ROS. La acción de Beta-lap sobre células tumorales resultaría de la inhibición directa de enzimas como las topoisomerasas, PARP y el factor TNF, sumada a la acción de radicales libres. Los efectos citostáticos de ß-lap han abierto interesantes perspectivas para la quimioterapia del cáncer.

Perfil de auto-anticorpos na esclerose sistêmica / Autoantibodies in systemic sclerosis

Objetivo: Estudar a incidência de auto-anticorpos séricos numa populaçao de pacientes com esclerose sistêmica (ES),verificando sua importância clínica e analisando sua distribuiçao quanto às formas da doença. Métodos: Foram avaliados 58 pacientes com ES. O fator antinuclear (FAN) e o anticorpo anticentrômero foram pesquisados por imunofluorescência indireta, utilizando com substrato células HEp-2. Os anticorpos antitopoisomerase I, anti-RNP, anti-Sm, anti-SS-A/Ro e anti-SS-B/La foram pesquisados pela técnica de micro-hemaglutinaçao. Foram comparados com as formas clínicas da ES, difusa (ESd) e limitada (ESl), além de sexo, raça, escore cutâneo total (ECT), calcinose, telangiectasias e manifestaçoes viscerais. Resultados: O FAN mostrou-se positivo em 82//dos pacientes, nos padroes pontilhado, nucleolar e centromérico. O anticorpo anticentrômero foi positivo em 18 por cento dos casos, todos com ESl, estando associado ao ECT< ou = 20, à calcinose e às telangiectasias. O anticorpo antitopoisomerase I foi positivo em 25 por cento dos pacientes, estando associado ao ECT > 20 e aos acometimentos articular e vascular, independente da forma clínica. Nao houve predomínio de anticorpos anticentrômero ou antitopoisomerase I em relaçao às manifestaçoes viscerais. O anticorpo anti-RNP foi positivo em dois pacientes, o anti-SS-A/Ro em cinco, enquanto que o anti-Sm e o anti-SS-B/La foram negativos em todos os casos. Conclusoes: Os resultados obtidos confirmam a associaçao do anticorpo anticentrômero com a ESl e a presença do anticorpo antitopoisomerase I nas duas formas clínicas de ES, associado ao envolvimento cutâneo mais extenso

Resistencia múltiple a drogas: un problema en la quimioterapia de cáncer / Multidrug resistance: a problem in cancer treatment

Uno de los principales problemas que enfrenta la oncología es la resistencia celular a drogas, en particular, el fenómeno de resistencia múltiple (MDR del inglés multidrug resistence) que involucra tumores que desarrollan resistencia a un amplio espectro de drogas no relacionadas entre sí y a las que nunca han sido expuestas. Se han descrito varios mecanismos que podrían ser responsables de este fenómeno, entre ellos, el aumento del producto del gene MDR1, la glicoproteína gp-P de membrana plasmática. Esta glicoproteína asemeja una bomba de transporte de amplia especificidad y parece tener una función fisiológica normal; sin embargo, la expresión de este gen aumenta en algunos tumores refractarios al tratamiento quimioterapéutico. En líneas celulares, el aumento en la expresión de gp-P se relaciona directamente con una disminución en la acumulación y retención de las drogas en el interior de las células. Además de gp-P, por lo menos otros dos mecanismos de resistencia múltiple se han descrito: la disminución en la expresión o cambios en la actividad catalítica de la enzima topoisomerasa II, y la alteración en los niveles de expresión de la enzima glutatión-transferasa. A través de métodos bioquímicos y moleculares, en gran cantidad de tumores refractarios a tratamiento, se han buscado asociaciones con cambios en los mecanismos de resitencia anteriormente descritos. Los estudios sugieren que son varios los factores que participan en la resistencia celular en tumores humanos, además de que es probable que éstos interactúen entre sí. En la práctica clínica, la gran motivación por controlar el fenómeno de MDR ha repercutido por controlar el fenómeno de MDR ha repercutido en el diseño de estrategias terapéuticas alternativas