Pesquisa busca aperfeiçoar moléculas com ação antitumoral

São Paulo – Inspirados em compostos naturais com ação antitumoral já descrita na literatura científica, cientistas do Instituto de Química da Universidade Estadual de Campinas (IQ-Unicamp) sintetizaram em laboratório cerca de 150 moléculas que estão sendo testadas em linhagens celulares de câncer e em modelos animais.

O objetivo dos pesquisadores é desvendar o mecanismo de ação das moléculas, selecionar as mais promissoras e descobrir que tipo de modificação poderia ser feita em sua estrutura para aumentar o efeito medicinal e minimizar possível toxicidade.

O trabalho está sendo desenvolvido no âmbito de um Projeto Temático coordenado pelo professor Ronaldo Aloise Pilli, do IQ-Unicamp. Parte dos resultados foi apresentada durante a Escola São Paulo de Ciência Avançada em Química Bio-orgânica, evento realizado em Araraquara, no início de julho, com apoio da FAPESP.

Segundo Pilli, a maior parte da biblioteca de compostos sintetizados na Unicamp foi inspirada em duas substâncias naturais: a piplartina – isolada da pimenta-de-macaco (Piper tuberculatum), popular no Nordeste brasileiro – e a goniotalamina – extraída das raízes e hastes de um arbusto da espécie Goniothalamus macrophyllus, originário da Ásia.

“Há grupos realizando testes com as versões naturais desses compostos, mas a grande vantagem da síntese química é poder torná-los ainda mais eficazes por meio de modificações estruturais. Nosso objetivo é descobrir princípios que sirvam de ponto de partida para a criação de novos medicamentos”, afirmou Pilli.

A ação das moléculas está sendo testada em linhagens de câncer de mama, ovário, pulmão, rim, melanoma (pele), glioma (cérebro), cólon (intestino), pâncreas e próstata. Até o momento, segundo Pilli, seis compostos sintéticos já mostraram resultados promissores contra tumores de mama, pâncreas e próstata, o que motivou o início dos testes em animais – não previstos inicialmente no projeto.

Em um experimento descrito na revista Bioorganic & Medicinal Chemistry, os pesquisadores implantaram em camundongos um tipo de adenocarcinoma mamário extremamente agressivo e de rápido crescimento conhecido como tumor de Ehrlich.

Alguns dos animais foram tratados com a goniotalamina produzida em laboratório e os demais com 5-fluorouracila – um dos quimioterápicos de uso clínico. Após 15 dias, a inibição do crescimento das células malignas e a redução da massa tumoral foram comparáveis nos dois grupos, sem qualquer evidência de toxicidade aguda nos animais tratados com o produto sintético.

Em outro modelo experimental, descrito no mesmo artigo, os pesquisadores induziram um edema na pata dos camundongos com uma substância chamada carragenina. Nesse caso, a versão sintética da goniotalamina ajudou a reduzir a inflamação.

“Estamos tentando descobrir por meio de qual mecanismo essas substâncias inibem o crescimento das colônias de células tumorais. Queremos entender em qual estágio da divisão celular esses compostos estão interferindo e descobrir se eles interagem com uma proteína de membrana ou se entram na célula e alteram alguma estrutura do citoplasma ou do núcleo. Esse conhecimento pode nos ajudar a aperfeiçoar as moléculas”, explicou Pilli.

Outros alvos

O Projeto Temático também busca investigar a eficácia dos compostos sintéticos na inibição de duas classes de proteína que participam da regulação de diversas funções celulares: as fosfatases e as chaperonas.

“Para uma proteína desempenhar sua função no organismo, ela precisa estar na conformação correta. A função está diretamente associada à forma tridimensional da proteína”, explicou Pilli.

As chaperonas, acrescentou o pesquisador, auxiliam outras proteínas a se enovelar, ou seja, a moldar sua cadeia de aminoácido até chegar à forma funcional. Já as fosfatases são enzimas que causam a desfosforilação de outras proteínas, ou seja, retiram retirando um grupo fosfato da molécula. Trabalho inverso é feito pelas quinases – enzimas que acrescentam um grupo fosfato em outras proteínas (fosforilação).

“Algumas doenças são desencadeadas porque uma ou mais proteínas permanecem fosforiladas mais tempo do que deveriam. Outras porque foram desfosforiladas quando não deveriam. Por isso seria interessante encontrar moléculas capazes de modular a ação das fosfatases”, contou Pilli.

No início do Temático, foi desenvolvida uma plataforma para expressar, purificar e cristalizar três tipos de fosfatases. “A PTB-1B encontra-se superexpressa em diversos tumores malignos como o de mama e ovário, enquanto a CDC-25b está associada a desvios nos pontos de checagem do ciclo celular e instabilidade genética. A superexpressão de LMW-PTP foi observada em várias neoplasias e pode estar relacionada à malignidade e à agressividade de tumores e a processos de metástase”, contou Pilli.

Por meio de experimentos in vitro, os pesquisadores selecionaram, entre os 150 compostos, aqueles que mostraram maior capacidade de inibir a expressão das chaperonas e das fosfatases.

“O próximo passo é tentar fazer a cocristalização do composto e da proteína, ou seja, unir os dois em um cristal para ser examinado por cristalografia de raio X. Isso nos permitirá ver como nossas moléculas se encaixam nas proteínas e que tipo de modificação podemos fazer para torná-las inibidores ainda melhores”, disse Pilli.

Em um trabalho divulgado na PLoS One, os pesquisadores estudaram o envolvimento da LMW-PT no processo de resistência a múltiplas drogas de células de leucemia mieloide crônica.

De acordo com Pilli, o silenciamento da enzima recuperou a sensibilidade das células malignas a dois quimioterápicos: vincristina e mesilato de imatinib. “Os resultados sugerem que a inibição da LMW-PTP pode ser uma estratégia terapêutica a ser explorada”, avaliou Pilli.

O grupo do Temático é formado por nove pesquisadores de diversas áreas, como química, bioquímica, farmacologia e biologia estrutural. Conta ainda com a participação de aproximadamente 30 estudantes de graduação e pós-graduação e cinco pós-doutorandos. As pesquisas realizadas até o momento já deram origem a cerca de uma centena de publicações em revistas científicas.

“O leque de atuação vem se ampliando com o desenrolar das pesquisas. Já demos início a parcerias internacionais e com a equipe do Centro de Pesquisa em Diabetes, Obesidade e Comorbidades (um dos novos Centros de Pesquisa, Inovação e Difusão apoiados pela FAPESP). O projeto está ajudando a formar uma geração de futuros pesquisadores que saberão atuar na interface entre a síntese orgânica, biologia celular e biologia estrutural”, avaliou Pilli.

O artigo Effect of goniothalamin on the development of Ehrlich solid tumor in mice, pode ser lido em http://www.sigmaaldrich.com/catalog/papers/20729093.

O artigo Knocking Down Low Molecular Weight Protein Tyrosine Phosphatase (LMW-PTP) Reverts Chemoresistance through Inactivation of Src and Bcr-Abl Proteins (doi: 10.1371/journal.pone.0044312), pode ser lido aqui.

São Paulo – Inspirados em compostos naturais com ação antitumoral já descrita na literatura científica, cientistas do Instituto de Química da Universidade Estadual de Campinas (IQ-Unicamp) sintetizaram em laboratório cerca de 150 moléculas que estão sendo testadas em linhagens celulares de câncer e em modelos animais.

O objetivo dos pesquisadores é desvendar o mecanismo de ação das moléculas, selecionar as mais promissoras e descobrir que tipo de modificação poderia ser feita em sua estrutura para aumentar o efeito medicinal e minimizar possível toxicidade.

O trabalho está sendo desenvolvido no âmbito de um Projeto Temático coordenado pelo professor Ronaldo Aloise Pilli, do IQ-Unicamp. Parte dos resultados foi apresentada durante a Escola São Paulo de Ciência Avançada em Química Bio-orgânica, evento realizado em Araraquara, no início de julho, com apoio da FAPESP.

Segundo Pilli, a maior parte da biblioteca de compostos sintetizados na Unicamp foi inspirada em duas substâncias naturais: a piplartina – isolada da pimenta-de-macaco (Piper tuberculatum), popular no Nordeste brasileiro – e a goniotalamina – extraída das raízes e hastes de um arbusto da espécie Goniothalamus macrophyllus, originário da Ásia.

“Há grupos realizando testes com as versões naturais desses compostos, mas a grande vantagem da síntese química é poder torná-los ainda mais eficazes por meio de modificações estruturais. Nosso objetivo é descobrir princípios que sirvam de ponto de partida para a criação de novos medicamentos”, afirmou Pilli.

A ação das moléculas está sendo testada em linhagens de câncer de mama, ovário, pulmão, rim, melanoma (pele), glioma (cérebro), cólon (intestino), pâncreas e próstata. Até o momento, segundo Pilli, seis compostos sintéticos já mostraram resultados promissores contra tumores de mama, pâncreas e próstata, o que motivou o início dos testes em animais – não previstos inicialmente no projeto.

Em um experimento descrito na revista Bioorganic & Medicinal Chemistry, os pesquisadores implantaram em camundongos um tipo de adenocarcinoma mamário extremamente agressivo e de rápido crescimento conhecido como tumor de Ehrlich.

Alguns dos animais foram tratados com a goniotalamina produzida em laboratório e os demais com 5-fluorouracila – um dos quimioterápicos de uso clínico. Após 15 dias, a inibição do crescimento das células malignas e a redução da massa tumoral foram comparáveis nos dois grupos, sem qualquer evidência de toxicidade aguda nos animais tratados com o produto sintético.

Em outro modelo experimental, descrito no mesmo artigo, os pesquisadores induziram um edema na pata dos camundongos com uma substância chamada carragenina. Nesse caso, a versão sintética da goniotalamina ajudou a reduzir a inflamação.

“Estamos tentando descobrir por meio de qual mecanismo essas substâncias inibem o crescimento das colônias de células tumorais. Queremos entender em qual estágio da divisão celular esses compostos estão interferindo e descobrir se eles interagem com uma proteína de membrana ou se entram na célula e alteram alguma estrutura do citoplasma ou do núcleo. Esse conhecimento pode nos ajudar a aperfeiçoar as moléculas”, explicou Pilli.

Outros alvos

O Projeto Temático também busca investigar a eficácia dos compostos sintéticos na inibição de duas classes de proteína que participam da regulação de diversas funções celulares: as fosfatases e as chaperonas.

“Para uma proteína desempenhar sua função no organismo, ela precisa estar na conformação correta. A função está diretamente associada à forma tridimensional da proteína”, explicou Pilli.

As chaperonas, acrescentou o pesquisador, auxiliam outras proteínas a se enovelar, ou seja, a moldar sua cadeia de aminoácido até chegar à forma funcional. Já as fosfatases são enzimas que causam a desfosforilação de outras proteínas, ou seja, retiram retirando um grupo fosfato da molécula. Trabalho inverso é feito pelas quinases – enzimas que acrescentam um grupo fosfato em outras proteínas (fosforilação).

“Algumas doenças são desencadeadas porque uma ou mais proteínas permanecem fosforiladas mais tempo do que deveriam. Outras porque foram desfosforiladas quando não deveriam. Por isso seria interessante encontrar moléculas capazes de modular a ação das fosfatases”, contou Pilli.

No início do Temático, foi desenvolvida uma plataforma para expressar, purificar e cristalizar três tipos de fosfatases. “A PTB-1B encontra-se superexpressa em diversos tumores malignos como o de mama e ovário, enquanto a CDC-25b está associada a desvios nos pontos de checagem do ciclo celular e instabilidade genética. A superexpressão de LMW-PTP foi observada em várias neoplasias e pode estar relacionada à malignidade e à agressividade de tumores e a processos de metástase”, contou Pilli.

Por meio de experimentos in vitro, os pesquisadores selecionaram, entre os 150 compostos, aqueles que mostraram maior capacidade de inibir a expressão das chaperonas e das fosfatases.

“O próximo passo é tentar fazer a cocristalização do composto e da proteína, ou seja, unir os dois em um cristal para ser examinado por cristalografia de raio X. Isso nos permitirá ver como nossas moléculas se encaixam nas proteínas e que tipo de modificação podemos fazer para torná-las inibidores ainda melhores”, disse Pilli.

Em um trabalho divulgado na PLoS One, os pesquisadores estudaram o envolvimento da LMW-PT no processo de resistência a múltiplas drogas de células de leucemia mieloide crônica.

De acordo com Pilli, o silenciamento da enzima recuperou a sensibilidade das células malignas a dois quimioterápicos: vincristina e mesilato de imatinib. “Os resultados sugerem que a inibição da LMW-PTP pode ser uma estratégia terapêutica a ser explorada”, avaliou Pilli.

O grupo do Temático é formado por nove pesquisadores de diversas áreas, como química, bioquímica, farmacologia e biologia estrutural. Conta ainda com a participação de aproximadamente 30 estudantes de graduação e pós-graduação e cinco pós-doutorandos. As pesquisas realizadas até o momento já deram origem a cerca de uma centena de publicações em revistas científicas.

“O leque de atuação vem se ampliando com o desenrolar das pesquisas. Já demos início a parcerias internacionais e com a equipe do Centro de Pesquisa em Diabetes, Obesidade e Comorbidades (um dos novos Centros de Pesquisa, Inovação e Difusão apoiados pela FAPESP). O projeto está ajudando a formar uma geração de futuros pesquisadores que saberão atuar na interface entre a síntese orgânica, biologia celular e biologia estrutural”, avaliou Pilli.

O artigo Effect of goniothalamin on the development of Ehrlich solid tumor in mice, pode ser lido em http://www.sigmaaldrich.com/catalog/papers/20729093.

O artigo Knocking Down Low Molecular Weight Protein Tyrosine Phosphatase (LMW-PTP) Reverts Chemoresistance through Inactivation of Src and Bcr-Abl Proteins (doi: 10.1371/journal.pone.0044312), pode ser lido aqui.