Faktory ovlivňující biologické účinky metalofarmak

Mgr. Tereza MUCHOVÁ

Disertační práce

Factors affecting biological effects of metallodrugs

Abstract:

Protinádorová metalofarmaka jsou velmi často využívána v klinické léčbě. Nejpoužívanějším a nejúspěšnějším zástupcem této skupiny je známá cisplatina. Na jejím základě se připravuje celá řada léčiv a neustále se vyvíjejí léčiva nová, která by vykazovala menší spektrum vedlejších účinků a přitom si zachovala stejnou nebo vyšší účinnost v protinádorové léčbě, včetně širšího spektra lidských nádorů citlivých k chemoterapii metalofarmaky. Úspěšnost nově připravovaných cytostatik je dána jejich schopností procházet přes buněčnou membránu a jejich aktivací. Charakteristickou vlastností většiny protinádorově účinných léčiv vytvořených na bázi přechodných kovů je jejich přímá vazba na molekulu DNA. Při vazbě platinového komplexu na DNA se vytvářejí čtyři typy aduktů, monofunkční adukty, vnitrořetězcové můstky a meziřetězcové můstky uvnitř molekuly DNA nebo mezi molekulami DNA. Tyto vazby vedou ke změnám ve struktuře DNA včetně rozvinutí dvojité šroubovice a ohybu její podélné osy. Většina z těchto poškození je rozlišována DNA vazebnými proteiny a opravnými enzymy. Mezi nově připravovaná protinádorová léčiva patří polynukleární platinové komplexy. Jejich struktura je charakterizována dvěma nebo třemi atomy platiny spojenými více či méně flexibilními organickými řetězci. Tyto komplexy vytvářejí meziřetězcové nebo mezimolekulové můstky s pravděpodobností větší, než je tomu u mononukleárních komplexů platiny. U všech nově připravených komplexů jsou studovány jejich vlastnosti in vitro a následně jsou testovány jejich účinky na buněčné linie. Předkládaná práce pojednává o účincích nově připravených analog cisplatiny (cis-[PtCl2(nHaza)2], kde nHaza je 7-azaindol-halogenidový substituent) na buněčnou linii ovariálního karcinomu A2780. Byla testována cytotoxicita těchto komplexů s využitím testu MTT [3-(4,5-methylethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromid]. Protože je známo, že cisplatina vytváří na DNA vnitrořetězcové a meziřetězcové můstky, byla nově syntetizovaná analoga cisplatiny studována i s ohledem na vytváření meziřetězcových můstků. Meziřetězcové můstky jsou studovány zejména proto, že z hlediska přežití buňky se jedná o závažnější poškození DNA. Cisplatina je nejlépe prostudovaným léčivem. Bylo ukázáno, že působení cisplatny na nádorové buňky vede k jejich smrti ? jde zejména o programovanou buněčnou smrt, tzv. apoptózu. V práci byl studován vliv 7-azaindolových derivátů cisplatiny na navození programované buněčné smrti a jejich vliv na průběh buněčného cyklu. Další část práce byla zaměřena na zkoumání mechanizmu opravy poškození DNA protinádorovými léčivy a na schopnost těchto komplexů vytvářet mezimolekulové můstky. Existuje několik buněčných mechanizmů opravy poškození DNA. Poškození způsobená komplexy na bázi cisplatiny jsou opravována především pomocí nukleotidové excizní opravy (NER). Mezimolekulové můstky jsou minoritním typem aduktů, které mohou být vytvořeny především polynukleárními komplexy. Tento typ můstků se vytváří za takových podmínek, kdy jsou molekuly DNA v těsné blízkosti. K takové situaci dochází zejména v buněčném jádře při replikaci či rekombinaci. V podmínkách in vitro je možné takové prostředí simulovat roztokem koncentrovaného etanolu a soli. Veškeré získané výsledky mohou pomoci při následném studiu dalších jevů spojených s metabolizmem a reaktivitou platinových cytostatik. Jde především o zjištění faktorů, jejichž působení je zodpovědné za zlepšení farmakologických účinků cytostatik, při čemž by měla být snížena inherentní a tzv. získaná rezistence nádorových buněk a minimalizovány vedlej

Abstract:

Antitumor metallodrugs are used in clinical treatment very often. Well known cisplatin is the most notable and the most successful representative of this group. There are a lot of drugs prepared on the basis of cisplatin and there are continuously prepared new compounds which should not have such wide spectra of side effects and nevertheless it should have the same or higher efficiency in antitumor treatment, including broader spectrum of human tumors sensitive to metallodrugs. Successfulness of new synthesized cytostatics is based on their ability of both transportation through the cell membrane and activation. Characteristic feature of many antitumor active drugs, which are prepared on the basis of heavy metals, is their direct binding to the DNA molecule. During platinum compounds binding, four types of DNA adducts (cross-links) are formed: monofunctional adduct, intrastrand and interstrand and interduplex cross-links. These bindings result in nucleic acid structure changes including bending and unwinding the DNA. Most of these damages are recognized by DNA-binding proteins and DNA-repairing enzymes. Polynuclear platinum compounds belong among newly synthesized antitumor platinum drugs. Structure of these compounds is characterised by two or three heavy metal atoms connected by more or less flexible organic chains. These drugs form intramolecular or intermolecule interstrand adducts with higher probability than mononuclear heavy metal compounds. The characteristics of newly synthesized compounds are studied in vitro and subsequently their effects on cell lines are tested. The present work deals with the effects of newly synthesized analogues of cisplatin (cis-[PtCl2(nHaza)2], nHaza is 7-azaindole-halogeno substituent) on ovarial carcinoma cell line A2780. The cytotoxicity of compounds was tested by means of MTT assay [3-(4,5-methylethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide]. It is well known that cisplatin creates intrastrand and interstrand DNA adducts, so these new analogues of cisplatin were tested with respect to creating of interstrand cross-links. Interstrand cross-links are studied because they present more serious damage of DNA. Cisplatin belongs to the most comprehensively studied therapeutics; it is known that damage of cells caused by this agent very often leads to the cell death, such as Programmed Cell Death, i.e. apoptosis. In the present work, the effect of 7-azaindole derivatives of cisplatin on induction of programmed cell death and on consequences to the cell cycle has been studied. Next part of the work has been concerned on repair mechanisms of DNA damaged by antitumor drugs and on ability of these compounds to form interduplex cross-links. Cells exert several types of DNA repair mechanisms. Damages caused by compounds on the basis of cisplatin are repaired by nucleotide excision repair (NER) mechanism. Interduplex cross-links represent minor type of DNA adducts, which can be set up mainly by polynuclear compounds. This type of cross-links is created when the molecules of DNA lie in close proximity. This feature is very common in cell nucleus during replication and recombination. Under the in vitro conditions, this environment presented in cell may be simulated by solutions containing high concentrations of ethanol and salt. All obtained results should help in future studies of another features associated with the metabolism and reactivity of antitumor platinum compounds. The main approach is to improve their pharmacological action such as reduction of inherent and acquired cancer cell resistance and minimisation of side effects.

Abstract:

ší účinky.

Keywords

biologicky aktivní metalofarmaka, cisplatina, DNA adukty, mezimolekulové můstky, cytotoxicita

Jazyk práce: angličtina

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 30. 4. 2013

Zveřejnit od: 30. 4. 2013

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 27. 6. 2013
• Vedoucí: Prof. RNDr. Viktor Brabec, DrSc.

UNIVERZITA PALACKÉHO V OLOMOUCI

Přírodovědecká fakulta

Doktorský studijní program / obor:
Fyzika / Biofyzika