Responsable:

Objetivos:

1. Estudio de los mecanismos de acción de las casiopeínas 2. Evaluación del efecto combinado de radiación y casiopeínas

Antecedentes:

Las Casiopeínas®, desarrolladas en la Facultad de Química de la UNAM, son compuestos de coordinación con centro metálico de cobre, para cuyo diseño se tomó como modelo al cisplatino, un medicamento utilizado en el tratamiento contra diversos tipos de cáncer y cuyo efecto se asocia a su elevada reactividad con el ADN. Como se sabe, las células cancerosas al estar en división continua son por lo general más susceptibles a este tipo de agentes. Sin embargo, el cisplatino es también sumamente citotóxico debido precisamente al platino. En el caso de las casiopeínas se supuso que por tener un metal esencial, el cobre, la citoxicidad sería menor y su efecto principal se relacionaría a su reactividad con el material genético. Para investigar esa posibilidad, se invitó a colaborar al Departamento de Biología del ININ, ya que contaba con protocolos experimentales para evaluar genotoxicidad, es decir daño al material genético. En principio y para establecer si realmente había interacción entre casiopeínas y ADN, se efectuaron pruebas de supervivencia en cepas de la bacteria Escherichia coli con defectos en sistemas que restauran ADN dañado. Cabe aclarar que si no se reparan los daños en el ADN, la célula muere, así que si la respuesta al efecto letal era la misma en todas, se inferiría que la toxicidad no estaba asociada a daño al ADN; en cambio, si las cepas defectuosas eran más sensibles, significaba que había daño al ADN que al no eliminarse mataba a la célula. Los resultados preliminares sugerían que las casiopeínas dañaban al ADN posiblemente por reacciones de oxidación reducción. Se decidió entonces, utilizar un protocolo experimental que además de indicar cito y genotoxicidad permitiera comparar sensibilidad entre tejidos normales y cancerosos. De esta manera se comprobó que todas las casiopeínas examinadas, presentaban distintos grados de citotoxicidad y de genotoxicidad en ambos tipos celulares, en función de la concentración de substancia. Los efectos aumentaban si previamente se reducía el centro metálico de cobre-II a cobre-I lo que a su vez apoyaba el supuesto de que el mecanismo de acción era a través de radicales oxidantes. Además, cuando se examinaba la disminución de ADN fragmentado en función del tiempo de incubación como índice de reparación de daño, los resultados indicaban que las casiopeínas tenían preferencia por esta molécula. Sin embargo, otros grupos de trabajo observaron que las casiopeínas dañaban también a las mitocondrias así que en conjunto todo indicaba que no solamente alteraban al ADN sino a otras estructuras celulares, y la consecuencia final era la muerte a través del proceso conocido como apoptosis. Éste es un programa integrado en la información genética de todas las células y consiste de una secuencia de eventos que se inicia a través de dos vías, la de receptores de muerte y la mitocondrial dando lugar a la activación de enzimas proteolíticas y de endonucleasas que fragmentan al ADN todo lo cual da lugar a la destrucción gradual de la célula sin que se vean afectados los tejidos adyacentes. En las células cancerosas, este programa está defectuoso o totalmente inactivo, y de ahí su crecimiento desordenado y sin control. La idea entonces es que el tratamiento con las casiopeínas active este programa de autodestrucción logrando así la eliminación del tumor. En este sentido, en los estudios en diversos cultivos neoplásicos o en implantes de tumores en ratones, se notó que las casiopeínas inhibían el crecimiento canceroso y en muchos casos eliminaban totalmente al tumor. Entre las propuestas para explicar el mecanismo que conduzca finalmente a la apoptosis están que, (a) haya daño al ADN por formación de aductos con alguna de las bases (b) que las casiopeínas actúen como agente intercalante sin formación de enlaces covalentes y a través de radicales producto de reacciones de Fenton propiciadas por el cobre, dañen al ADN y (c) también por radicales causen daño a otras estructuras celulares como las mitocondrias o la membrana celular. Ninguna de estas opciones está totalmente descartada ni necesariamente excluye a las demás. Las investigaciones se han centrado principalmente en dos casiopeínas denominadas respectivamente Cas-IIgly y Cas-IIIia, ambas candidatas a probar en la fase clínica I y los datos sugieren que como se dijo antes, causan daño a las mitocondrias y al ADN. Para continuar con el estudio se planea comparar (1) los efectos a nivel de ADN en plásmidos y (2) en los dos tipos celulares ya antes utilizados (HeLa y linfocitos) mediante técnicas de movilidad electroforética de plásmidos y patrón de desnaturalización del ADN. (3) determinar ataque por radicales examinando cito y genotoxicidad buscando productos de oxidación como la oxoguanidina o el malondialdehido o mediante el uso de enzimas que reconocen daños específicos en el ADN. (4) tomando en cuenta los posibles mecanismos de acción, así como el uso de estas substancias como antincancerígenos, continuar examinando el efecto de tratamientos combinados de radiación y casiopeínas en cultivos celulares.

Beneficios:

1. Conocimiento acerca de mecanismos de acción entre radiaciones y agentes químicos 2. Contribución al estudio y desarrollo de terapias combinadas

Logros Obtenidos:

1. Elucidación de mecanismos de acción 2. Determinación de parámetros para aplicarse en terapias combinadas

Aplicaciones:

Sector Salud para el tratamiento de pacientes con cáncer.

Vinculación:

Facultad de Química, UNAM, Este proyecto forma parte dos multidisciplinarios: Nuevos fármacos anticancerosos (casiopeínas). Evaluación preclínica, elucidación de mecanismos de acción y evaluación clínica Fase I, que termina este año y Estudio clínico de fase 1 de 2 nuevos fármacos antineoplásicos (casiopeínas IIgly y III-ia) y desarrollo preclínico de 7 análogos estructurales (C6-2008- 087806), ambos encabezados por la Dra. Lena Ruiz Azuara