Identification of anti-parasitic compounds against Trypanosoma cruzi, the causal agent of Chagas disease, through the evaluation of diverse chemical collections

• Autores: Nieves Martínez Peinado
• Directores de la Tesis: Joaquim Gascón Brustenga (codir. tes.), Julio Alonso Padilla (codir. tes.), Jordi Vila Estapé (tut. tes.)
• Lectura: En la Universitat de Barcelona ( España ) en 2023
• Idioma: inglés
• Número de páginas: 255
• Tribunal Calificador de la Tesis: Dolores González Pacanowska (presid.), Francisco Olmo Arévalo (secret.), José Julio Martín Plaza (voc.)
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• Resumen

  • Introducción: La enfermedad de Chagas, causada por el parasito Trypanosoma cruzi, afecta a más de 7 millones de personas en todo el mundo. La Enfermedad es endémica en 21 países de América Latina, donde ejerce su mayor carga de mortalidad y morbilidad. En las últimas décadas, los movimientos migratorios han diseminado la enfermedad a regiones no endémicas de América y otros lugares, convirtiéndola en un problema de salud global. A pesar de que existen dos medicamentos antiparasitarios disponibles benznidazole y nifurtimox ambos tienen eficacia variable frente a la etapa crónica, que es la más relevante desde el punto de vista sintomático, a costa de una toxicidad frecuente. Por tanto, el descubrimiento de mejores opciones quimioterapéuticas sigue siendo una necesidad médica no satisfecha.

    Hipótesis: Los productos naturales son una rica fuente de nuevas moléculas bioactivas. En este contexto, las plantas de la familia Amaryllidaceae han ganado considerable atención debido a sus alcaloides de tipo isoquinolina únicos con múltiples actividades biológicas. El reposicionamiento de medicamentos es una estrategia rápida y de bajo costo que podría llevar rápidamente drogas con actividad contra T. cruzi a ensayos clínicos. Las terapias dirigidas contra el hospedador también han surgido como un enfoque prometedor para la enfermedad de Chagas, ya que T. cruzi modula el metabolismo del huésped para lograr su colonización y crecimiento.

    Objetivo: Con el objetivo de encontrar entidades químicas altamente activas y específicas contra T. cruzi, hemos evaluado diferentes colecciones químicas, incluyendo productos naturales (extractos de plantas de la familia Amaryllidaceae y alcaloides aislados de ellas), medicamentos con licencia y compuestos modificadores del metabolismo.

    Métodos: En primer lugar, las colecciones se evaluaron mediante un ensayo fenotípico utilizando parásitos T. cruzi Tulahuen-ß-galactosidasa modificados genéticamente y células Vero como huéspedes. Los compuestos activos se progresaron a un ensayo de toxicidad en células Vero para garantizar su selectividad. Después, los compuestos se pasaron a través de un ensayo de toxicidad en células HepG2, un modelo para anticipar toxicidad en hígado. Aquellos compuestos con baja toxicidad contra HepG2 fueron posteriormente cualificados mediante un ensayo biológico que se dirige específicamente contra las formas amastigotas replicativas, dado que estas son el principal objetivo para cualquier fármaco potencial para infecciones crónicas por T. cruzi. Finalmente, los compuestos con actividad anti-amastigote específica se progresaron a experimentos in vivo y ensayos de acoplamiento molecular in silico para descifrar sus posibles objetivos moleculares.

    Resultados: El resultado de nuestros esfuerzos en el descubrimiento de medicamentos identificó dos extractos, uno de Crinum erubescens y otro de Rhodophiala andicola, con actividad específica contra formas amastigotas (IC50 = 11,10 y 10,18 ppm, respectivamente). El alcaloide hipeastrina aislado de Narcissus cv. Salome también mostró actividad contra formas amastigotas con un valor de IC50 de 3,31 µM y un índice de selectividad (SI) contra el parásito de 13,89. De manera similar, el extracto de Habranthus brachyandrus mostró una potente actividad contra T. cruzi. Entre los alcaloides aislados de H. brachyandrus, la ismina fue activa en el ensayo primario (IC50 = 31,13 µM, SI > 10) y tuvo una baja toxicidad contra las células HepG2 (TC50 > 300 µM), pero no mostró actividad contra formas amastigotas. En cuanto a los medicamentos con licencia analizados, tres de ellos, atovaquona-proguanil, verapamilo y miltefosina, mostraron una potente actividad antiparasitaria in vitro con valores de IC50 de 1,26 µM, 0,018 µM y 3,44 µM, respectivamente. Sin embargo, solo la miltefosina obtuvo resultados alentadores cuando se probó en un modelo de infección aguda por T. cruzi en ratones. De todas las moléculas probadas, el compuesto modificador del metabolismo 17-DMAG presentó la mayor potencia contra el parásito (IC50 = 0,017 µM, SI = 366,5). Sin embargo, no funcionó cuando se evaluó en un modelo de infección crónica siguiendo dos esquemas de tratamiento.

    Conclusiones: Hemos encontrado compuestos muy activos y selectivos contra T. cruzi, lo que ha llevado a observaciones que fomentan una investigación adicional sobre algunos de ellos. No obstante, ninguno de los que llegaron a la evaluación in vivo alcanzó el rendimiento del benznidazol, el estándar de oro.