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Tipo: Tese
Título: Avaliação fármaco-molecular de novos hidroxamatos sintéticos como protótipos antitumorais: predição in silico, validação in vitro e aplicação em nanosistemas metálicos.
Título em inglês: Phamaco-molecular evaluation of new synthetic hydroxamates as antitumor prototype: In silico predictions, in vitro validation and application in metallonanosystems
Autor(es): Luciano, Maria Cláudia dos Santos
Orientador: Pessoa, Cláudia do Ó
Coorientador: Furtado, Cristiana Libardi Miranda
Palavras-chave: Hidroxamatos;Predições farmacológicas;Desarranjo mitocondrial;Drogas epigenéticas;HCS;Nanotecnologia
Data do documento: 2019
Citação: LUCIANO, Maria Cláudia dos Santos. Avaliação fármaco-molecular de novos hidroxamatos sintéticos como protótipos antitumorais: predição in silico, validação in vitro e aplicação em nanosistemas metálicos. 2019. 207 f. Tese (Doutorado em Biotecnologia)-Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2019.
Resumo: A presente tese está apresentada em cinco capítulos que contem: (1) Revisão de literatura sobre drogas epigenéticas publicado; (2) Avaliação in silico de três compostos da classe dos hidroxamatos; (3) Validação das hipóteses geradas in silico através de verificação da atividade biológica e mecanismos moleculares relacionados à atividade citotóxica desses compostos in vitro; (4) Avaliação da potencialização do efeito citotóxico desses compostos em presença de sulfato de cobre; (5) Desenvolvimento de nanossistemas metálicos para classe dos hidroxamatos e avaliação da sua capacidade de sinergismo em tratamento com múltiplos compostos in vitro. Deste modo, o objetivo do presente trabalho foi à avaliação fármaco-molecular in silico, validação das hipóteses, através de avaliação celular e molecular do efeito citotóxico in vitro de dois protótipos da classe dos hidroxamatos (LDT565 e LDT566) como potenciais agentes antitumorais e aplicação nanotecnológica. Para alcançar os objetivos propostos, as hipóteses geradas foram validadas através de uso de variadas técnicas de citotoxicidade (MTT, SRB, XCelligence e Prestoblue); Ensaios de avaliação de características morfológicas e moleculares (Citometria de Fluxo; Microscopia optica; Western Blot; RT-qPCR e High Content Screening) e para aplicação biotecnológica foi utilizada a técnica de nanoencapsulamento em nanolipidios metálicos. Foram identificados cinco alvos comuns entre os três hidroxamatos in silico (Z score <-0,5), sendo três deles relacionados ao metabolismo mitocondrial e dois reguladores de transcrição. Os perfis de ADMEtox in silico indicam que os três compostos apresentam a principais diferenças farmacocinéticas relacionadas ao metabolismo. O perfil citotóxico, frente às linhagens HL60, RAJI, JURKAT e K562, apresentaram CI50 variando de 1,43 a 54,06 µM LDT565 e 2,59 a 22,48 µM para LDT566, respectivamente. Os resultados de avaliação molecular desses compostos indicam redução da expressão de transcritos de HDAC 1, HDAC 2 e HDAC 10, sem causar inibição enzimática de HDACs. Os dados de expressão proteica indicam marcante efeito sobre a mitocôndria com alterações significativas no potencial transmembrânico e expressão diferencial de proteínas como BCL-xL, BIM e BAX. Ambos os compostos provocaram parada no ciclo celular em G0/G1, com aumento expressivo dos níveis de subG1. Alterações morfológicas mostraram redução do tamanho celular e indução de apoptose inicial após 48h, para ambos compostos. O composto LDT566 apresenta aumento significativo do efeito citotóxico in vitro quando associado com sulfato de cobre, induzindo significativos efeitos a nível celular e molecular, com redução da expressão gênica de metaloproteinase (MMP14). O composto LDT566 apresenta características farmacológicas, compatíveis com a tecnologia de nanoencapsulamento em sistemas metálicos, apresentando taxas de encapsulamento de 70%, e potencial sinérgico/aditivo quando em multi-tratamentos in vitro associando Hidroxamato-Irinotecan. As conclusões do trabalho apontam forte correlação entre as predições in silico e os achados experimentais in vitro. Os hidroxamatos LDT565 e LDT566 apresentaram potencial citotóxico seletivo equivalente ao controle positivo Vorinostat. O composto LDT566 apresentou perfil compatível com encapsulamento dependente de sulfato de cobre e pode ser considerado um novo protótipo potencialmente aplicável em modelos pré-clínicos.
Abstract: This thesis is presented in five chapters that contain: (1) Literature review on epigenetic drugs publiched; (2) In silico evaluation of three hydroxamates compounds; (3) Validation in vitro of hypotheses generated in silico after determination of biological activity and molecular mechanisms related to cytotoxic activity of these compounds; (4) Evaluation of the cytotoxic effect of these compounds in the presence of copper sulfate and (5) Development of metallic nanosystems for hydroxamate class and evaluation of their synergistic effect in multi-drug therapy in vitro. Thus, the objective of the present work was to evaluate the pharmacological and molecular potential in silico, validate the hypothesis through cellular and molecular evaluation in vitro of two hydroxamate class prototypes (LDT565 and LDT566) as potential antitumor agents and nanotechnology application. To achieve the proposed objectives, the hypotheses were validated through the use of cytotoxicity techniques (MTT, SRB, XCelligence and Prestoblue); the morphological and molecular characteristics were evaluated by (Flow Cytometry; Optical Microscopy; Western Blot; RT-qPCR and High Content Screening) and for biotechnological application the nanoencapsulation were performed in metallic nanolipids. Five common targets were identified in silico among the three hydroxamates (Z score <-0.5), three of them related to mitochondrial metabolism and two with transcriptional regulators. The observed in silico ADMEtox profiles indicate that the three compounds have the main pharmacokinetic differences related to metabolism. The in vitro cytotoxic in the cell lines HL60, RAJI, JURKAT and K562 presented IC50 ranging from 1.43 to 54.06 µM LDT565 and 2.59 to 22.48 µM for LDT566, respectively. The molecular evaluation indicated a depletion of gene expression in HDAC 1, HDAC 2 and HDAC 10 transcripts without causing enzymatic inhibition of HDACs. The protein expression data indicate a marked effect on mitochondria with significant changes in transmembrane potential and differential expression of proteins such as BCL-xL, BIM and BAX. Both compounds caused cell cycle arrest in G0/G1, with significant increase in subG1 levels. Morphological changes showed reduction in cell size and induction of apoptosis in early stage after 48h. The compound LDT566 had a significant increase in cytotoxic effect in vitro when associated with copper sulfate, inducing significant cellular and molecular changes, with depletion of metalloproteinase gene expression (MMP14). The LDT566 compound had pharmacological characteristics compatible with nanocapsulation technology in metallic systems, presenting encapsulation rates of 70%, and synergistic/additive potential when in muti-drug treatment in vitro associating Hydroxamate-Irinotecan. The conclusions point a strong correlation between in silico predictions and in vitro experimental findings. The hydroxamates LDT565 and LDT566 showed selective cytotoxic potential equivalent to the positive control Vorinostat. LDT566 presented a profile compatible with copper sulphate-dependent for encapsulation sucess and can be considered as a new prototype potentially applicable in preclinical models.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/46921
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