Synthesis and evaluation of active heterocycles for the early diagnosis and treatment of brain diseases

• Autores: María Gracia Baquero Gálvez
• Directores de la Tesis: Francisco Sánchez Sancho (dir. tes.), Aikaterini Lalatsa (dir. tes.), Aurelio García Csákÿ (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad Complutense de Madrid ( España ) en 2020
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Síntesis y evaluación de heterociclos activos para el diagnóstico precoz y tratamiento de enfermedades cerebrales
• Tribunal Calificador de la Tesis: María Soledad Fernández Alfonso (presid.), Dolores Remedios Serrano López (secret.), José María Sánchez-Puelles González-Carvajal (voc.), Laura Lagartera Ortiz (voc.), Eugen Barbu (voc.)
• Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Química Médica por la Universidad Complutense de Madrid; la Universidad de Alcalá y la Universidad San Pablo-CEU
• Materias:
  • Química
    • Química orgánica
      • Compuestos heterocíclicos
  • Ciencias médicas
    • Patología
      • Neuropatología
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: Docta Complutense
• Resumen

  • El presente trabajo de tesis doctoral se ha centrado en dos importantes enfermedades del cerebro: Enfermedad de Alzheimer (EA) y glioblastoma multiforme (GBM). EA es un tipo de tauopatía, que se caracteriza por los depósitos anormales de agregados de proteína tau y ß-amiloide en el cerebro. El mayor problema que presenta actualmente EA es su diagnóstico, pues el daño cerebral se produce años antes de la aparición de los primeros síntomas de la enfermedad. GBM, por su parte, es un tumor cerebral perteneciente al grupo de los astrocitomas y el más agresivo entre los de su clase. El tratamiento standard para GMB comprende cirugía, radiación y quimioterapia. Sin embargo, este protocolo presenta altos niveles de recurrencia tras la intervención y, en consecuencia, baja esperanza de vida.

    El desarrollo de compuestos activos frente a EA se ha abordado desde la perspectiva del diagnóstico precoz. La tomografía por emisión de positrones (PET) permite la visualización y monitorización de las funciones de tejidos y órganos mediante el uso de radiofármacos o radiotrazadores. Así, en esta primera parte del trabajo, se han desarrollado satisfactoriamente familias de compuestos pertenecientes al grupo de las imidazo[2,1-a]piridinas e imidazo[2,1-b]tiazoles capaces de unirse a agregados de proteína tau, además de no presentar citotoxicidad frente a células del hematocrito. Se desarrolló además una ruta sintética para la obtención de radiotrazadores marcados con flúor radioactivo. Estos resultados abren el camino a la utilización de estas nuevas familias de heterociclos identificadas como potenciales nuevos radiotrazadores selectivos 18F-PET para el diagnóstico precoz de tauopatías.

    La segunda parte de esta tesis doctoral está dedicada al tratamiento de GBM. Para ello, se han planteado dos aproximaciones diferentes. Por un lado, la inhibición del enzima LDH-A humana mediante la síntesis de heterociclos con actividad inhibidora frente al enzima. Por otro lado, la utilización de terapias dirigidas basadas en nanopéptidos para ¿cargar y lanzar¿ compuestos citotóxicos activos frente a células tumorales.

    En un primer screening de una biblioteca de compuestos del grupo de investigación, mediante Resonancia de Plasmón de Superficie (SPR) y ensayos enzimáticos en disolución, los diversos heterociclos aparecieron como potenciales inhibidores de LDH-A, por lo que se sintetizaron y caracterizaron más análogos que probaron su óptima actividad tanto en SPR como en los ensayos enzimáticos. Dichos compuestos fueron caracterizados mediante la determinación de las constantes cinéticas Ki y KD, que mostraron óptimos valores y buena actividad inhibidora. A continuación, se evaluó su eficacia antitumoral (IC50) en células de GBM humano, mostrando resultados más modestos, pero que definitivamente nos abren paso para el desarrollo de inhibidores de LDH-A más potentes.

    En el último capítulo del presente trabajo se elaboró una formulación compuesta por nanofibras de TPGnRH cargadas con 11PS04 y evaluó su actividad frente a células de GBM. El compuesto 11PS04 tiene la capacidad de modificar y restaurar a niveles fisiológicos la transcripción de microRNAs que se encuentran alterados en procesos patológicos como el cáncer. TPGnRH es un análogo químicamente modificado de la hormona liberadora de gonadotropina, capaz de atravesar la barrera hematoencefálica y producir un efecto antiproliferativo selectivo frente a células de GBM.

    Adicionalmente, se evaluó la idoneidad de esta formulación para ser administrada conjuntamente con TMZ, un fármaco actualmente indicado para el tratamiento de GMB. La formulación fue preparada con óptimos niveles de encapsulación y gracias a la acción sensibilizante de 11PS04, TPGnRH pudo ser administrado en dosis inferiores sin perder su eficacia antiproliferativa. Se puede concluir, por tanto, que la estrategia ensayada frente a células de GMB humano podría resultar de gran utilidad en el tratamiento farmacológico de este tipo de cáncer.