Development of new microbiota-inspired compounds for the validation of NPM1 protein as a therapeutic target for Acute Myeloid Leukemia

• Autores: Anabel Sánchez Merino
• Directores de la Tesis: María Luz López Rodríguez (dir. tes.), Maria del Henar Vazquez Villa (dir. tes.), Bellinda Benhamú Salama (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad Complutense de Madrid ( España ) en 2024
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Desarrollo de nuevos compuestos inspirados en la microbiota para la validación de la proteína NPM1 como diana terapéutica de la Leucemia Mieloide Aguda
• Tribunal Calificador de la Tesis: María Gómez Gallego (presid.), José Luis Segura Castedo (secret.), Wenceslao Lumeras Amador (voc.), Erick M. Carreira (voc.), Irene Díaz Moreno (voc.)
• Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Química Orgánica por la Universidad Complutense de Madrid
• Materias:
  • Física
    • Física molecular
      • Moléculas orgánicas
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: Docta Complutense
• Resumen

  • A pesar del diagnóstico temprano y los nuevos tratamientos, muchos pacientes con leucemia mieloide aguda (LMA) no logran una remisión completa, lo que genera recaídas y un peor pronóstico. El progreso de la enfermedad está influido por factores como alteraciones genéticas, siendo crucial desarrollar terapias dirigidas a mutaciones específicas. La mutación en el gen NPM1 es la más común en pacientes con LMA. El gen codifica para la proteína NPM1, que interviene en procesos celulares importantes. La mutación NPM1 (NPM1mut) genera una forma aberrante de la proteína (NPM1 C+), que se exporta al citoplasma y no regresa al nucléolo, contribuyendo a la leucemogénesis.

    Aunque la quimioterapia sigue siendo el tratamiento principal para pacientes con NPM1mut, se están desarrollando nuevos fármacos que modulan NPM1. Algunas moléculas pequeñas han mostrado eficacia en estudios preclínicos, lo que sugiere que esta estrategia requiere mayor investigación.

    Nuestro grupo de investigación generó una quimioteca de moléculas inspiradas en metabolitos de la microbiota humana para el desarrollo de nuevos candidatos a fármacos mediante cribados fenotípicos. Se identificó el derivado de carbazol UCM-13369, capaz de inducir la muerte de células madre de cáncer (CSC) sin afectar a células sanas. En experimentos de proteómica y western blot, UCM-13369 disminuyó la expresión de NPM1 y, en líneas celulares de LMA dependientes de NPM1, se confirmó que su inhibición estaba mediada por esta proteína. También se demostró su potencial terapéutico en células primarias de pacientes con LMA.

    Estos resultados indican que la muerte de CSC inducida por la modulación de NPM1 es una oportunidad prometedora para tratar la LMA. El objetivo del proyecto es desarrollar un fármaco dirigido a NPM1 para mejorar la baja supervivencia de los pacientes de LMA.

    Para validar NPM1 como diana de UCM-13369, se sintetizó una sonda fluorescente que permitió visualizar la colocalización del compuesto con la proteína. Experimentos de calorimetría y resonancia magnética nuclear sugieren que UCM-13369 se une al extremo C-terminal de NPM1, con mayor afinidad por la forma mutada. También se estudió el efecto del compuesto en la localización subcelular de NPM1 en células OCI-AML3, observándose una restauración del fenotipo normal en el núcleo celular. Adicionalmente, se vio que UCM-13369 afecta a las proteínas c-Myc y FBXW7, involucradas en la vía de señalización de NPM1.

    La eficacia in vivo de UCM-13369 se confirmó en un modelo de ratón de LMA, aunque se detectó cierta toxicidad renal, lo que impidió continuar su desarrollo preclínico. Por tanto, se inició un programa de química médica y se sintetizaron análogos estructurales de UCM-13369. Estos nuevos compuestos se evaluaron en líneas celulares de LMA, mostrando algunos de ellos buena actividad NPM1 y menor toxicidad. Los compuestos 3, 186, 188 y 189 mostraron perfiles prometedores en términos de eficacia y seguridad, con buenas propiedades ADME. Entre ellos, se seleccionaron los compuestos 188 (UCM-19282) y 189 (UCM-19286) para su evaluación in vivo. El compuesto UCM-19286 mostró capacidad para reducir la infiltración tumoral y aumentar la supervivencia de ratones con LMA en un 70% a la quinta semana del estudio. Actualmente, se está evaluando UCM-19286 en células de pacientes con LMA, así como en un modelo de xenoinjerto derivado de pacientes. Se espera que este modulador de NPM1 avance hacia fases clínicas como fármaco de primera línea para el tratamiento de la LMA con NPM1mut, una enfermedad con alta mortalidad.