Biofyzikálna analýza mechanizmu protinádorového působenia nových liečiv proti rakovine

Mgr. Anna Halámiková, Ph.D.

Disertační práce

Biophysical analysis of the mechanism of the antitumor action of new anticancer drugs

Abstract:

Despite success of cisplatin as an anticancer drug, its toxicity in tumor cells is coupled with severe drawbacks. Many tumors are resistant to cisplatin and administration of cisplatin is also coupled with several side effects. To overcome these drawbacks various platinum and other metal complexes have been synthesized. In the first part of the thesis, platinum and ruthenium complexes were examined. Transplatin analogues containing one aliphatic and one planar heterocyclic amine ligand, namely trans-[PtCl2-(isopropylamine)(3-(hydroxymethyl)-pyridine], trans-[PtCl2-(isopropylamine)(4-(hydroxymethyl)-pyridine], in comparison with parent transplatin exhibit radically enhanced cytotoxic activity in tumor cell lines both sensitive and resistant to cisplatin. Trans-platinum complexes tethered to 1-adamantylamine were also examined. A notable feature of the growth inhibition assay was the remarkable circumvention of cisplatin resistance. Interestingly, trans-adamplatin(IV) was considerably less mutagenic than cisplatin. Consistent with the lipophilic character of trans-adamplatin complexes, their total accumulation in cells was considerably greater than that of cisplatin. Ruthenium complexes containing a terphenyl arene were also examined in the present thesis. Interestingly, complex [(η6-p-terphenyl)Ru(ethylenediamine)Cl]+ shows cytotoxic activity comparable with that of conventional cisplatin and also circumvents resistance of cisplatin. The mutagenic properties of drugs are important factors to consider since mutagenicity may lead to the development of second tumors. Interestingly, complex with p-terphenyl is less mutagenic than cisplatin. The total accumulation of these complexes in cells was considerably greater than that of cisplatin. Measurements of cellular RuII uptake indicate that intracellular damage induced by [(η6-p-terphenyl)Ru(ethylenediamine)Cl]+ are more efficient than those induced by [(η6-o-terphenyl)Ru(ethylenediamine)Cl]+ and [(η6-m- terphenyl)Ru(ethylenediamine)Cl]+. In the second part of the thesis, enhancement of cytotoxic potency of cisplatin by hyperthermia was examined. Our results show, that increased temperature cause alterations in the modification of the target DNA by cisplatin and in the repair of these modifications. In vitro results support the view that the enhanced DNA-cross-linking efficiency of cisplatin and the lower efficiency of native DNA repair mechanisms play at least a partial role in potentiation of antitumor effects of cisplatin under hyperthermic conditions.

Abstract:

Navzdory veľkému úspechu cisplatiny pri liečbe rakoviny, jej toxicita v nádorových bunkách je spojená s niekoľkými obmedzeniami, medzi ktoré patria vedľajšie účinky a rezistencia niektorých nádorov. Na prekonanie týchto nevýhod boli syntetizované rôzne komplexy platiny a iných kovov. Prvá časť predloženej dizertačnej práce sa zaoberá komplexami platiny odvodenými od transplatiny, a tiež komplexami ruténia. Analógy transplatiny s jedným heterocyklickým a jedným alifatickým amínovým ligandom, konkrétne trans-[PtCl2-(izopropylamín)(3-(hydroxymetyl)-pyridín] a trans-[PtCl2-(izopropylamín)(4-(hydroxymetyl)-pyridín] sa vyznačujú signifikantne vyššou cytotoxicitou ako transplatina v bunkách senzitívnych, ale aj rezistentných na cisplatinu. Tiež boli študované komplexy s adamantylamínovým ligandom, trans-[PtCl2(NH3)(1-adamantylamín)] a trans-[PtCl2(CH3COO)2(NH3)(1-adamantylamín)]. Tieto komplexy prekonali rezistenciu buniek na cisplatinu, pričom platičitý komplex trans-[PtCl2(CH3COO)2(NH3)(1-adamantylamín)] bol aj značne menej mutagénny ako cisplatina. V súlade s lipofilickým charakterom týchto komplexov, ich celková akumulácia v bunkách bola výrazne vyššia než akumulácia cisplatiny. Ďalej boli študované komplexy ruténia s terfenylovým ligandom, [(η6-p-terfenyl)Ru(etyléndiamín)Cl]+, [(η6-o-terfenyl)Ru(etyléndiamín)Cl]+ a [(η6-m-terfenyl)Ru(etyléndiamín)Cl]+. Ukázalo sa, že komplex s p-terfenylovým ligandom je rovnako cytotoxický ako cisplatina, dokonca prekoná aj rezistenciu buniek na cisplatinu. Keďže schopnosť cytostatík vyvolať mutácie môže byť spojená so vznikom sekundárnych tumorov, je pozoruhodné, že komplex [(η6-p-terfenyl)Ru(etyléndiamín)Cl]+ sa vyznačuje nižším mutačným faktorom ako cisplatina. Akumulácia komplexov vo vnútri buniek bola vyššia ako akumulácia cisplatiny. Z výsledkov ďalej vyplýva, že v porovnaní s ostatnými sledovanými komplexami ruténia, poškodenie vyvolané komplexom s p-terfenylovým ligandom bolo účinnejšie. Druhá časť predloženej dizertačnej práce sa zaoberá molekulárnym mechanizmom zosilnenia protinádorového účinku cisplatiny pomocou hypertermie. In vitro štúdie ukázali, že dôležitú rolu v protinádorovom pôsobení cisplatiny pri hypertermických podmienkach hrá zmena v modifikácii cieľovej DNA a inhibícia reparačného mechanizmu pri opravách poškodenej DNA.

Klíčová slova

cisplatina, komplexy ruténia, analógy transplatiny, hypertermia cisplatin, ruthenium complexes, transplatin analogues, hyperthermia

Jazyk práce: slovenština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 8. 8. 2008

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 16. 9. 2008
• Vedoucí: prof. RNDr. Jana Kašpárková, Ph.D.
• Oponent: prof. Mgr. Jiří Damborský, Dr., doc. RNDr. Miroslav Šíp, DrSc,

Masarykova univerzita

Přírodovědecká fakulta

Doktorský studijní program / obor:
Fyzika (čtyřleté) / Biofyzika