Biofyzikální analýza mechanismu protinádorového působení nových metalofarmak

Ing. Pavla Heringová, Ph.D.

Doctoral thesis

Biophysical analysis of the mechanism of the antitumor action of new metallodrugs

Abstract:

Cisplatina (cis diaminodichloroplatnatý komplex) v současné době patří mezi nejpoužívanější protinádorové látky s centrálním atomem kovu. Cisplatina se využívá zejména při léčbě nádorů varlat, vaječníků a močového měchýře. Bohužel při léčbě nejčastěji se vyskytujících nádorů, jako jsou nádory tlustého střeva, prsu nebo konečníku, cisplatina selhává. Podávání cisplatiny je také spojeno s řadou vedlejších účinků, proto je nutné hledat nové sloučeniny, které by byly méně toxické, nebo by působily při léčbě nádorů, ve kterých je cisplatina neúčinná, či proti buňkám, které jsou k podávání cisplatiny rezistentní. Jedním ze způsobů může být aktivace trans konfigurace. V této práci byla studována interakce komplexu trans [PtCl2(pip pip)NPA], kde pip pip je 4 piperidinopiperidin a NPA je n propylamin – s DNA, která je cílovým místem působení cisplatiny. V předchozích studiích bylo ukázáno, že tato sloučenina je cytotoxická a je efektivní, hlavně proti buněčným liniím rezistentním k cisplatině {Najajreh, 2006 #146}. Byla studována interakce tohoto komplexu s DNA. Rychlost vazby tohoto komplexu na DNA je asi 8 krát větší než rychlost vazby cisplatiny resp. transplatiny. Poškození DNA způsobená vazbou této sloučeniny je větší než po působení cisplatiny resp. transplatiny. Další způsob, jak minimalizovat vedlejší účinky, může být příprava nereaktivního prekurzoru, který je aktivován až v místě nádoru. Skupinou takovýchto látek jsou tzv. fotoaktivovatelné komplexy. Tyto platičité sloučeniny jsou UV nebo VIS zářením redukovány na platnaté, schopné vazby na DNA. Byly studovány interakce těchto sloučenin s DNA při inkubaci ve tmě nebo během ozařování VIS resp. UV zářením. Bylo ukázáno, že pokud jsou tyto sloučeniny inkubovány s DNA po tmě, k vazbě na DNA nedochází. Pokud dochází k inkubaci během ozařování UV resp. VIS zářením, dochází k redukci těchto sloučenin a stávají se z nich sloučeniny schopné vázat se na DNA a poškozovat ji. Poslední část této disertační práce je věnována studiu stability quadruplexu při působení protinádorově aktivní cisplatiny a neúčinné transplatiny, s cílem porovnat jejich vliv a najít rozdíly v jejich chování, které by případně mohly přispět k lepšímu pochopení mechanismu působení cisplatiny. Bylo zjištěno, že pokud vzniká G quadruplex po vazbě cisplatiny resp. transplatiny na Tel1 je méně stabilní. Transplatina brání vytvoření G quadruplexu méně než cisplatina a pokud se váže na již vytvořený G quadruplex, dokonce ho i stabilizuje.

Abstract:

Cisplatin [cis diamminedichloridoplatinum(II)] is an effective and widely used antitumor metallodrug. Cisplatin is successfully applied in treatment of testicular, ovarian and bladder cancer. However, in the treatment of the most common tumors, e.g. colon, breast or rectum, it is ineffective. Administration of cisplatin is connected to a number of side effects. Hence searching for new compounds, less toxic, effective in tumors where cisplatin is ineffective or effective against cisplatin resistant cells, is very important. Activation of trans configuration could be one of the concepts. Recent studies have shown that trans [PtCl2(pip pip)NPA] (pip pip stands for 4 piperidinopiperidine and NPA is n propylamine) is cytotoxic and effective especially against cisplatin resistant cancer cell lines {Najajreh, 2006 #146}. DNA is the target for cisplatin hence the interactions of trans [PtCl2(pip pip)NPA] with DNA were studied. Binding rate of this compound to DNA is 8 times faster than cisplatin resp. transplatin and this compound lesions on DNA are greater than lesions caused by cisplatin resp. transplatin. Minimalization of side effects by preparation of unreactive precursor, which is activated at the tumor site, seems to be a good approach. Fotoactivatable compounds belong to the group of such compounds. These platinum(IV) compounds are reduced to platinum(II) compounds by irradiation with UV or VIS light. It is shown that these compounds don’t bind to DNA in the dark. But if these compounds are incubated with DNA during irradiation with UV or VIS light, they are reduced to compounds capable to bind and damage DNA. In the last part of this thesis the stability of a quadruplex after antitumor effective cisplatin resp. clinically ineffective transplatin treatment is investigated in order to compare their influence and find the differences, which could eventually contribute to a better understanding of the mechanism of cisplatin action. When G quadruplex is formed after binding of cisplatin resp. transplatin to oligonucleotide with human telomeric sequence Tel1, this G quadruplex is less stable. Transplatin hampers formation of G quadruplex less than cisplatin. Once formed, the G quadruplex is stabilized by transplatin binding.

Keywords

Klíčová slova v češtině, cisplatina, fotoaktivovatelné sloučeniny, telomery, G quadruplex Klíčová slova v angličtině, cisplatin, photoactivatable compounds, telomeres, G quadruplexes

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 18. 9. 2007

Thesis defence

• Date of defence: 18. 9. 2007
• Supervisor: prof. RNDr. Jana Kašpárková, Ph.D.
• Reader: prof. RNDr. Vojtěch Mornstein, CSc., doc. RNDr. Miroslav Šíp, DrSc.

Masaryk University

Faculty of Science

Doctoral programme / field:
Physics / Biophysics