Cytotoxický a cytostatický účinok akridín-4-benzohydrazidových a akridín-4-tiosemikarbazidových derivátov

Cytotoxický a cytostatický účinok akridín-4-benzohydrazidových a akridín-4-tiosemikarbazidových derivátov

Overall rating

Scientific work
96%
Design
98%
Discussion interaction
100%
UserScientific workDesignDiscussion interaction
RNDr. PATRIK NUNHART100%100%-
Mgr. Jakub Olajoš80%100%-
RNDr. Lukáš Trizna100%100%-
Bc. Daniela Máčalová100%100%100%
Bc. Lucia Dianová100%100%-
Mgr. Mária Suváková100%100%100%
Ing. Zuzana Brnoliaková PhD.80%80%100%
RNDr. Kristína Krochtová100%100%100%
Mgr. Martin Russin100%100%-
Ing. Michal Hricovíni PhD.100%--
ISBN: ISBN 978-80-972360-7-6

Cytotoxický a cytostatický účinok akridín-4-benzohydrazidových a akridín-4-tiosemikarbazidových derivátov

Monika Hudáčová1 , Rastislav Jendželovský2 , Mária Kožurková , Peter Fedoročko ,
1 Katedra biochémie, Ústav chemických vied, Univerzita Pavla Jozefa Šafárika v Košiciach, Košice, Slovenská Republika
2 Katedra bunkovej biológie, Ústav biologických a ekologických vied, Univerzita Pavla Jozefa Šafárika v Košiciach, Košice, Slovenská Republika
mhudacova@gmail.com

Akridínové deriváty patria k poprednej skupine chemoterapeutík a vo vývoji nových terapeutických liečiv sú na popredných miestach [1]. Ich dobrá biologická aktivita vyplýva zo schopnosti interakcie s DNA [2] a/alebo s jadrovými enzýmami. Príkladom sú topoizomerázy I/II [3], čím dochádza v bunkách k poškodeniu DNA, zastaveniu ich delenia a aktivácii apoptotických dráh [4,5,6].   

Cieľom práce bolo analyzovať antiproliferačný a cytotoxický účinok príslušných akridín-4-benzohydrazidových (1a1d) a akridín-4-tiosemikarbazidových (2a, 2b) derivátov v nádorových bunkách adenokarcinómu pľúc A549. V úvodných fázach experimentu sme sa zamerali na stanovenie vplyvu vybraných derivátov na metabolickú aktivitu nielen nádorových buniek A549, ale aj normálnych fibroblastov hrubého čreva CCD-18Co. Zo získaných výsledkov sme stanovili hodnoty minimálnej inhibičnej koncentrácie (IC50) a selektivitu (SI) derivátov voči nádorovým bunkám. Cytostatické a cytotoxické pôsobenie derivátov bolo vyhodnotené na základe analýz viability, celkového počtu buniek, schopnosti buniek tvoriť kolónie a distribúcie bunkového cyklu.

Zistili sme, že akridín-4-benzohydrazidové deriváty (1a1d) inhibovali metabolizmus buniek A549 vo vyššej miere (IC50 = 37 – 55 μM) na rozdiel od akridín-4-tiosemikarbazidových derivátov (2a: IC50 = 62 μM, 2b: IC50 > 75 μM). Hodnoty SI >2 dosiahli voči nádorovým bunkám iba deriváty 1a2a. Halogenované deriváty 1b1c2b ovplyvnili oba typy bunkových línii a ich špecifickosť bola veľmi nízka. Taktiež sme preukázali, že zlúčeniny 1a1c sa v nižších koncentráciách (25 μM) vyznačujú antiproliferačným účinkom.  V prípade vyšších koncentrácii (65 μM) prevažuje významný cytotoxický účinok na bunky A549. Tieto deriváty (65 μM ) taktiež pôsobili inhibične na rast nových kolónií buniek A549. Analýzou bunkového cyklu po inkubácií buniek s 1a, 1b (65 μM) a 2a (25 μM a 65 μM). sme zaznamenali významne zvýšenú akumuláciu buniek v G2/M fáze , ktorá bola sprevádzaná následným znížením počtu buniek v G0/G1 fáze.

Thanks: 

Poďakovanie Dr. Michalovi Bečkovi, Dr. Márií Vilkovej a doc. Jánovi Imrichovi z katedry organickej chémie PF UPJŠ za poskytnutie akridínových derivátov na štúdium ich biologickej aktivity. Poďakovanie kolektívu katedry bunkovej biológie PF UPJŠ za ústretovosť pri realizovaní experimentov. Táto práca vznikla vďaka podpore v rámci operačného programu Integrovaná infraštruktúra pre projekt „Otvorená vedecká komunita pre moderný interdisciplinárny výskum v medicíne (OPENMED)“, kód ITMS2014+: 313011V455, spolufinancovaný zo zdrojov Európskeho fondu regionálneho rozvoja. Vďaka podpore VEGA 1/0016/18.

Sources: 

[1] de Almeida, S.M.V.; et al. Biomed. Pharmacother. 2017, 96, 1538 – 1556.
[2] de Almeida, S.M.V.; et al. Int. J. Mol. Sci. 2015, 16, 13023 – 13042.
[3] da Silva Filho, F.A.; et al. Int. J. Biol. Macromol. 2019, 138, 582 – 589.
[4] Gao, C.; et al. Bioorganic Med. Chem. 2015, 23, 1800 – 1807.
[5] Lang, X.; et al. Bioorganic Med. Chem. 2013, 21, 4170 – 4177.
[6] Zhang, W.; et al. Eur. J. Med. Chem., 2016, 116, 59 – 70.

Discussion

Dobry den, zaujimava praca, podnetne vysledky, blahozelam. Keby ste mali neobmedzeny financny rozpocet, vedeli by ste si predstavit posunut vase akridinove derivaty do dalsieho kola testovania na uroven in vivo? Ak ano, ake biologicke systemy, pristupy a metodiky by ste pouzili? Vedeli by ste z danej, vami testovanej, serie derivatov vyselektovat "najuspesnejsieho" kandidata? Ak ano, ktory by to bol a preco (v zmysle optimalnych vlastnosti "idealneho" chemoterapeutika). Vopred dakujem za diskusiu, ZB

Dobrý deň,
ďakujeme za diskusiu a podnetné otázky.
In vivo experimety by sme určite realizovali. Využili by sme experimenty na myšiach, ktorým by sme naindukovali nádor prostredníctvom príslušných nádorových buniek. Následne by sme na nich testovali nami zvolený derivát. Derivát by sme kvôli toxicite testovali aj na zdravých jedincoch, nielen na tých, ktoré by mali vytvorené nádory. Určite by sme zabezpečili, aby testované skupiny (zdravá kontrola, zdravá kontrola + derivát, kontrola s nádorom, kontrola s nádorom + derivát) boli reprezentované dostatočným počtom zvierat, minimálne 20-30 na skupinu. V rámci terapie by sme sledovali vplyv derivátov na prežívanie zvierat a na veľkosť/objem nádorov. Zaujímala by nás aj hepatotoxicita, čiže vplyv derivátov na pečeňové enzýmy (ALT, AST), ktoré ju odzrkadľujú. Popri týchto analýzach by sme určite sledovali aj vplyv derivátov na prítomnosť kmeňových buniek nádorov, resp. markerov daných buniek a v neposlednej miere aj vplyv na aktivitu imunitného systému. Je mnoho parametrov, na ktoré by sa dalo zamerať, ale toto považujeme za zlatý štandard. Ak by sme v rámci daných experimentoch získali priaznivé výsledky, tak pri neobmedzenom rozpočte by sme daný experiment zopakovali ešte dvakrát a následne by sme začali hľadať farma firmu, aby zabezpečila klinické testovanie na ľuďoch. Z doposiaľ získaných a prezentovaných výsledkov danej série látok 1a-1d, 2a a 2b a podrobnejšieho štúdia látok 1a, 1c a 2a, mali deriváty s označením 1a a 1c veľmi perspektívne účinky na zníženie celularity a viability rakovinových buniek A549 a taktiež ako jediné z testovaných veľmi dobre uspeli aj v testoch klonogenicity. A keďže sa derivát s označením 1a, vyznačuje súčasne aj veľmi dobrou selektivitou (SI >2) na rozdiel od derivátu 1b, tak práve preto derivát 1a pokladáme za najviac perspektívnu látku - chemoterapeutikum.

Dakujem za hutnu a fundovanu odpoved, vela stastia a uspechov do vasej dalsej prace. S pozdravom, ZB

Dobrý deň,
veľmi pekná a komplexná práca :) Pre využitie látok vo farmaceutickej praxi je dôležitá nie len ich účinnosť, ale aj vlastnosti, ktoré ovplyvňujú to, ako sa látka distribuuje po podaní do organizmu, akú má biologickú dostupnosť, aký ma plazmatický polčas, skrátka aké má farmakokinetické vlastnosti. V súvislosti s tým sa chcem opýtať, či ste skúmali, ako sa Vaše látky, najmä tie najperspektívnejšie deriváty ako je 1a, viažu na plazmatické bielkoviny.
Ďakujem krásne za odpoveď :)

Dobrý deň,
ďakujeme za prejavený záujem.
V tomto prípade bola interakcia derivátov 1a - 1d s HSA už študovaná in vitro. Hodnoty väzbovej konštanty (Kb) sa rádovo pre všetky zlúčeniny pohybovali rádovo 10na5 M-1, čo je dobrý predpoklad k transportu liečiva (k nahliadnutiu je aj náš príspevok z minulého roku tejto konferencie, kde sa spomínaná problematika študovala: Inhibícia topoizomeráz I/II a spektrálna charakteristika interakcie ľudského krvného albumínu s novými 4-substituovanými akridín-benzohydrazidovými derivátmi). V prípade ak by sme mali neobmedzené finančné prostriedky tak by sa samotná farmako-kinetika v súvislosti s viazaním na krvné albumíny, študovala tiež ako jeden z parametrov in vivo štúdií.