Glicomiméticos de ácido hialurónico como terapia adyuvante contra patologías tumorales

• Autores: Modenutti, Carlos Pablo
• Año de publicación: 2015
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Martí, Marcelo; Hajos, Silvia; Davio, Carlos; Vázquez, Elba; Vázquez Levin, Mónica
• Materia: Acido hialurónico; Glicomiméticos; Terapia adyuvante; Cáncer; Tumores; Ciencias de la vida
• Institución: Universidad de Buenos Aires

Fil: Modenutti, Carlos Pablo. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Buenos Aires, Argentina
A pesar de los grandes avances que existen en el conocimiento del cáncer de mama,\nlos principales tratamientos sistémicos que se utilizan para combatir la enfermedad\navanzada son la hormonoterapia y la quimioterapia. Esta ultima estrategia, si bien es\nefectiva en la mayoría de los casos, suele ser nociva para el paciente.\nEl Ácido Hialurónico (AH) esta compuesto por unidades repetidas de disacáridos de Dglucurónico\ny N-acetil-D-glucosamina, unidos mediante enlaces alternados B1-3 y B1-4.\nLa mayoría de los procesos en los cuales el AH se encuentra involucrado están mediados\npor su principal receptor, CD44, una glicoproteína de membrana que se encuentra\npresente en muchos tipos celulares.\nSe ha demostrado que los oligosacáridos de Ácido Hialurónico (oAH) tienen la\ncapacidad de inhibir la proliferación celular (e inclusive, en algunos casos, de inducir\napoptosis) en diferentes modelos de patologías tumorales, como ser las lineas celulares\nde cáncer de colon, de distintos linfomas y de cáncer de mama. Ademas, cuando se\nadministran en combinación con fármacos antitumorales de uso convencional como la\nDoxorrubicina en lineas celulares cultivadas in vitro, son capaces de actuar de forma\nsinérgica, permitiendo una reducción de la dosis del quimioterápico.\nEstas propiedades de los oAH, los posicionan como buenos candidatos para su\nadministración conjunta con quimioterápicos en una terapia adyuvante. Pero los oAH\npresentan dos grandes desventajas. La primera, es que al ser un componente del\norganismo, su metabolismo se encuentra estrechamente regulado, a tal punto que su vida\nmedia en la circulación sanguínea es de apenas un par de minutos. El otro es su costo de\nproducción elevado. Es por ello, que la búsqueda de compuestos con propiedades\nequivalentes a las de los oAH surge como una prometedora linea de investigación.\nUno de los desafíos más grandes de la química medicinal es el empleo de\noligosacáridos como medicamentos. Los avances en la comprensión funcional de las\ninteracciones proteína-carbohidrato han permitido el desarrollo de una nueva clase de\nfármacos, conocidos como fármacos glicomiméticos.\nEstos compuestos bioactivos son capaces de imitar la función de los hidratos de\ncarbono pero carecen de las propiedades no deseadas de los mismos (propiedades\nfarmacocinéticas y farmacodinámicas insuficientes, baja actividad y permeabilidad a los\ntejidos, escasa estabilidad y vida media en suero).\nLa visión detallada de las interacciones carbohidrato-proteína que se requiere para el\ndiseño de esta clase de moléculas es provista en general por la cristalografía y la RMN.\nPero no siempre se puede contar con este tipo de información experimental y es por ello\nque el empleo de simulaciones computacionales para obtener información estructural de\nbiomoléculas en proyecto de desarrollo de fármacos es cada vez mas difundido en la\nactualidad.\nLas herramientas bioinformaticas que se emplean en la búsqueda y optimización de\nnuevos fármacos, fueron concebidas con una perspectiva utilitaria multipropósito, por lo\nque en algunos casos, los resultados obtenidos no son tan confiables. Es por ello que la\nadecuación de dichas herramientas a un sistema particular, es habitual dentro del proceso\nde descubrimiento de nuevos compuestos.\nTeniendo en cuenta estos antecedentes, nos propusimos como objetivo de identificar\ncompuestos naturales capaces de actuar como glicomiméticos de oAH. Para ello,\nrealizamos un análisis detallado de las propiedades moleculares de los oAH como así\ntambién de los principales características que determinan su interacción con CD44\nmediante el empleo de simulaciones de Dinámica Molecular. Luego de una\ncaracterización rigurosa, identificamos que el tipo de enlaces alternados (B1-3 y B1-4) y\nque la presencia del azúcar N-Acetilglucosamina eran de suma importancia.\nA partir de estos datos y luego de una búsqueda en bases de datos de compuestos\nnaturales, identificamos dos polímeros que cumplían con la características de presentar\nenlaces alternados (Liquenina y Xilano) y uno compuesto exclusivamente por NAcetilglucosamina\n(Quitina).\nUna vez identificados los compuestos, procedimos a la construcción de los complejos\ncorrespondientes con CD44, con el fin de evaluar la afinidad relativa del receptor por cada\nuno de ellos. Debido a que las herramientas disponibles para la predicción de estructuras\nproteína-carbohidrato presentan un grado muy bajo de precisión y exactitud, se desarrollo\nun método alternativo al que se emplea habitualmente con el programa de docking\nAutodock (CADM), basado en la estructura del solvente en el sitio de reconocimiento para\ncarbohidratos (CBS), al cual denominamos WSBDM.\nUtilizando el WSBDM, obtuvimos complejos entre CD44 y tetrasacáridos de cada uno\nde los compuestos seleccionados. Luego realizamos simulaciones de Dinámica Molecular\ncon el fin de caracterizar la estabilidad de los oligosacáridos el CBS de CD44 y estimar la\nafinidad relativa por receptor a partir del calculo de energía libre de unión con un método\nde punto final (MMPB-SA). Los resultados indican que solo los oligosacáridos de\nLiquenina (oLi), tendrían una afinidad significativa por CD44.\nPor ultimo, decidimos evaluar in vitro la actividad de estos compuestos. Los resultados\nde los ensayos del efecto de los oligosacáridos, indican que solo los oLi serian capaces\ndisminuir de forma significativa la proliferación celular, en concordancia con los resultados\nobtenidos in silico. Por otro lado, y mas interesante aun, cuando los oligosacáridos son\nadministrados en combinación con Doxorrubicina, tanto los oligosacárido de Liquenina\ncomo los de Xilano, son capaces de potenciar la actividad del quimioterápico. Estos\nresultados indicarían que quizás estén ejerciendo su efecto por una vía independiente de\nCD44. Estos resultados in vitro constituyen solo una prueba de concepto de los hallazgos\nrealizados in silico, pero constituyen un estimulo a futuras investigaciones en el tema.
Inmunología
Doctor de la Universidad de Buenos Aires en Farmacia y Bioquímica