1

Curs 4 CACT Mecanismul de acţiune al cisplatinului (continuare) Acest rezultat conduce la ideea că PGMM joacă un rol important în activitatea cisplatinului de distrugere a celulelor, efect care poate fi deasemenea operaţional în celulele mamiferelor. Există două ipoteze privind rolul PGMM în manifestarea citotoxicităţii cisplatinului. Prima presupune că ADN-ul modificat cu speciile platinei deturnează proteinele de la situsurile normale de legare ca factori de transcripţie şi aceasta conduce la moartea celulei. A doua ipoteză sugerează că proteinelor celulare ecranează aducţii cu platină faţă de reparare care are loc ca urmare cu viteză mai mică decât cea normală (Fig. 1). Cele două mecanisme pot acţiona simultan.

Fig. 1. Intercalarea restului de fenilalanină din PGMM în partea hidrofobă

a zonei cu platina legată la două baze guanină Aducţii platinaţi ai ADN-ului care nu sunt reparaţi în celule determină apoptoza (moartea programată a celulei), care în final conduce la digestia ADN-ului de către enzimele endonucleaze. De ce celulele normale nu sunt distruse de cisplatin? Sunt şi acestea, dar enzimele reparatorii în celulele normale probabil pot decupa platina şi corecta zona distrusă. Ca urmare selectivitatea combinaţiilor complexe ale platinei în atacarea celulelor tumorale comparativ cu celulele normale se datorează faptului că celulele tumorale sunt deficitare în mecanisme de reparare ale ADN-ului.

2

Rezistenţa celulelor tumorale la tratamentul cu cisplatin Dezvoltarea rezistenţei celulare după tratament prelungit cu cisplatin poate fi o problemă clinică. Cele mai importante mecanisme de rezistenţă sunt: (i) viteza mică de transport de-a lungul membranei celulare deoarece platina este pompată în afara celulei de către o glicoproteină transmembranară. Aceasta face ca gradul de acumulare al speciilor cu platină, în celulă, să fie mic; (ii) formarea de aducţi nereactivi cu liganzii tiolici de tipul glutationului şi metalotioneineinei; Este cunoscut faptul că Pt(II) formează legături puternice cu liganzii cu atom donor-S cu menţiunea că legăturile de tip Pt-tiolat (resturi de Cys din GSH sau MT) sunt mai stabile comparativ cu cele de tip Pt-S tioeteric (Met). Ca urmare medicamentele cu platină în componenţă sunt inactivate in celule prin coordinare la atomul de S de tip tiolat al cisteinei din glutation, care este abundentă (concentraţii millimolare în celule) şi metalotioneină. În plus şi histidina N3(His) poate fi de asemenea un situs de legare al platinei la proteine. (iii) repararea ADN-ului distrus de către enzimele care decupează şi repară.

Toxicitatea cisplatinului

Toxicitatea cisplatinului este asociată cu viteza mare de hidroliză care permite apoi, prin substituirea moleculelor de apă, interacţia cu alţi bioliganzi înainte de a ajunge la ADN-ul ţintă. Toxicitatea se manifesta prin afectarea rinichilor datorită inhibării enzimatice prin legarea platinei la grupările tiolice ale acestor specii. De aceea se recomandă administrarea unor combinaţii cu sulf ca dietilditiocarbamat de sodiu, tiouree şi chiar diuretice pentru a împiedica această interacţie.

NCH3CH2

CH3CH2

CSNa

S

Dietilditiomalonatul de sodiu

O prezentare simplificată a modului de acţiune al medicamentelor pe bază de platina asupra celulelor este prezentată în Figura 2.

3

Rezistenta

Rezistenta

Rezistenta

Rezistenta

Apoptoza si moartea celulei

X

Reduce gradul de patrundere al platinei in celula

Medicament cu platina Combinatie complexa a platinei activa

Activare

Hidroliza

GSH MT

Inactivare

Pt

Aduct cu ADN

DecupareReparare

Aduct protejat fata de reparare

Pt

Nereparare

Fig. 3. Situsurile implicate în interacţia cisplatinului cu celula şi

mecanismul de rezistenţă Strategii noi de obţinere a speciilor antitumorale cu platină După ce s-a stabilit eficacitatea şi profilul toxicologic al analogilor din generaţia a doua s-au sintetizat şi studiat mai mulţi analogi din generaţia a treia. După reducerea toxicităţii prin intermediul medicamentelor din generaţia a doua (carboplatin, oxaliplatin), apariţia rezistenţei încrucişate şi faptul că nici unul dintre aceste medicamente nu se poate administra pe cale orală a condus la cercetări pentru această generaţie de medicamente. Combinaţiile complexe ale platinei care prezintă moduri de legare la ADN distincte şi diferite de cisplatin ar putea prezenta activitate antitumorală mai bună pe liniile celulare rezistente la cisplatin. S-au studiat din acest punct de vedere combinaţii cu liganzi aminici diferiţi, o moleculă de amoniac şi o amină organică, pornindu-se de la ideea că liganzi aminici diferiţi pot conduce la o interacţie diferită cu AND-ul. Pentru combinaţii complexe de tipul cis-[Pt(NH3)2AmCl] (unde Am este un derivat de piridină, pirimidină, guanină sau anilină) s-a evidenţiat activitate faţă de S 180 la şoareci. Din acestă categorie de compuşi face parte picoplatinul.

4

Pt

Cl

H3N

N

CH3

Cl

Picoplatinul este o combinaţie complexă a Pt(II) cu liganzi micşti de tip amoniac şi 2-metilpiridină (picolină)]. În cazul cisplatinului reacţiile de substituţie cu tiolii se desfăşoară printr-un mecanism asociativ.

A

A Cl

Cl

Pt

A

A Cl

Cl

Pt

Y

A

A Cl

Y

Pt

A

A Cl

Y

Pt

A

Cl

A

Pt

Y

Cl

+ Y

Cl

Cl_

Impedimentele sterice induse prin înlocuirea unei molecule de amoniac cu piridină substituită cu metil transformă acest mecanism dintr-unul asociativ într-unul disociativ şi acesta face ca viteza de substituţie să fie de aproximativ cinci ori mai mică comparativ cu cisplatinul ceea ce conduce astfel la un timp mai mare în care medicamentul ajunge la ADN-ul ţintă. Testele s-au efectuat pe un set de linii celulare ovariene sensibile la combinaţii ale platinei şi care prezentau toate mecanismele de dobândire a rezistenţei la cisplatin. Studiile au arătat că picoplatinul are activitate similară cu cisplatinul pe aceste linii celulare şi nu generează nefrotoxicitate. Interesant este şi faptul că picoplatinul este deasemenea biodisponibil pentru administrare orală. Picoplatinul se află acum în teste clinice pentru tratamentul cancerului pulmonar, al celui colorectal şi de prostată. Pentru obţinerea de combinaţii complexe care să producă leziuni ale ADN-ului mai rezistente la mecanismele reparatorii naturale şi care să aibă eficienţă mai mare în lupta împotriva tumorilor rezistente la alte tratamente s-au studiat şi izomerii trans ai speciilor cu platină(II) precum şi speciile polinucleare. Analogul trans al cisplatinului, trans-diammindicloroplatina(II) (transplatinul), este inactiv, inactivitate asociată cu viteza mare de

5

îndepărtare a leziunilor monofuncţionale generate de acesta pe ADN prin mecanismul de decupare şi reparare. Substituirea unuia sau a ambilor liganzi de tip amoniac în transplatin cu liganzi mai voluminoşi a generat specii cu citotoxicitate mărită. Liganzii voluminoşi pot întârzia reacţiile de substituţie a celor doi anioni clorură reducând astfel reacţiile nedorite ale platinei cu componentele celulare şi facilitând interacţia cu AND-ul. Liganzii nelabili din aceste combinaţii complexe se pot clasifica în trei categorii: amine plane aromatice, alchilamine şi iminoeteri.

NHPt

Cl

Cl

HN

C

H3CO

CH3

OCH3

H3C C

trans-diclorobisiminoeter platina(II)

Pt

Cl

Cl

N

N

trans-diclorobispiridină

Aceşti compuşi sunt în general mai activi comparativ cu analogii cis împotriva liniilor celulare reszistente la cisplatin. Recent s-a observat că citotoxicitate semnificativă împotriva liniilor celulare ovariene reszistente la cisplatin pentru o serie de compuşi trans-Pt(II)-derivaţi de piperazină.

HN

NH

CH3

Pt

H3C

NH

HN

2+

Aceste combinaţii complexe cationice sunt foarte solubile în apă şi se leagă mai rapid la AND şi interacţia acestora cu proteinele celulare are loc cu viteză mult mai mică comparativ cu cisplatinul şi analogii neutrii ai acestuia. O altă clasă de combinaţii complexe ale platinei care se leagă la ADN diferit de cisplatin o reprezintă cea a speciilor polinucleare. Aceşti compuşi conţin doi, trei sau patru ioni de platină cu configuraţii cis şi/sau trans iar ca punţi între ionii de platină se folosesc în general poliamine alifatice. Din acestă categorie s-au sintetizat şi caracterizat şi combinaţii complexe cu formula generală [{PtClm(NH3)3-m}ndiamină] (unde m = 0÷3, n= 2÷4 iar diamina este H2N(CH2)pNH2 cu p = 4÷9).

6

NH2 (CH2)n NH2

Pt

NH3

Cl

Cl

ClPt

ClH3N

NH2 (CH2)n NH2

Pt

Cl

Cl

H3N

ClPt

NH3Cl

NH2 ( CH2 )6 NH2

Pt

NH3

H3N

Cl

NH3

Pt

ClH3N

2+

Aceste specii în funcţie de numărul anionilor Cl¯ interschimbabili pot să genereze leziuni mono-, di- sau trifuncţionale ale ADN-ului. Combinaţia complexă reprezentativă trinucleară BBR3464, a intrat în faza a doua a testelor clinice şi prezintă activitate împotriva cancerului pancreatic, pulmonar şi a melanoamelor.

NH2 ( CH2 )6 NH2

Pt

NH3

H3N NH3

Pt

ClH3N

4+NH3

Pt

NH2 ( CH2 )6 NH2

Cl

H3N

BBR 3464

Faza II a testelor clinice cu BBR3464 a fost terminată în 2003 dar acestea nu au condus la rezultate similare cu cisplatinul, probabil datorită legării şi degradării BBR3464 de către proteinele citoplasmatice. În prezent se studiază şi alte metode de introducere a combinaţiilor complexe tri- şi dinucleare ale platinei în celule, inclusiv utilizarea de lipozomi şi anticorpi. Încă din perioada de căutare a analogilor cisplatinului din generaţia a doua au fost studiate speciile Pt(IV) ca urmare a faptului că aceste specii sunt mai stabile cinetic şi ca urmare mai inerte la substituţie comparativ cu speciile Pt(II). Iproplatinul, cu liganzi hidroxil axiali, prezintă nefrotoxicitate mai scăzută comparativ cu cisplatinul, dar a avut eficacitate mai redusă comparativ cu carboplatinul în cazul testelor pe animale.

H2N

PtCl

NH2

Cl

OH

OH

(CH3)2CH

(CH3)2CH

Iproplatin

7

Pentru obţinerea unei specii care să se poată administra oral s-au studiat combinaţii ale Pt(IV) cu liganzi aminici diferiţi, o moleculă de amoniac şi o amină organică în timp ce prin utilizarea unor liganzi de tip carboxilat s-a urmărit să se mărească lipofilicitatea.

OCOCH3

OCOCH3

ClNH2

ClPt

H3N

Satraplatin

S-a reuşit să se obţină un medicament biodisponibil pentru administrare pe cale orală, satraplatinul, cu un ligand amoniac, unul ciclohexilamină şi cu liganzi acetat în poziţiile axiale. Această combinaţie complexă este eficientă deasemenea împotriva tumorilor umane implantate la şoareci care au gena p53 mutantă. Gena p53 este un suprimant tumoral care codifică o fosfoproteină nucleară, care mediază răspunsul celular împotriva stresului genotoxic inclusiv la tratamentul cu cisplatin. Peste 60% din cancerele umane se caracterizează prin nefuncţionarea p53. Ca urmare, activitatea compusului împotriva celulelor cu p53 mutantă face ca acesta să fie un medicament anticancer foarte bun. Compusul este solubil în apă, soluţie salină şi octanol (solvent utilizat pentru determinarea lipofilicităţii prin intermediul coeficientului de repartiţie) şi prin administrare orală păstrează activitatea anti-tumorală. Din 2007, satraplatinul se află în faza a treia a studiilor clinice pentru cancerul de prostată.