La estructura del dominio de Colchicina como base para el diseño y síntesis de compuestos con propiedades antimitóticas y antivasculares

Resumen

La búsqueda de compuestos capaces de inhibir la vascularización tumoral centra grandes expectativas en el estudio actual de nuevas estrategias antineoplásicas. La interrupción del flujo sanguíneo en el entorno tumoral mediante el empleo de agentes interruptores de la vascularización tumoral (o VDAs) es capaz de frenar el crecimiento tumoral e impedir el desarrollo de metástasis. Los VDAs más estudiados lo constituyen los ligandos de tubulina en el sitio de colchicina. Estos compuestos presentan una acción antitumoral dual: como antivasculares afectando a los vasos sanguíneos tumorales y como antimitóticos afectando a la proliferación de las células tumorales, y son considerados una estrategia complementaria a las terapias anticancerosas ya existentes. En esta Tesis Doctoral se ha profundizado en la interacción a nivel molecular de dos familias de compuestos previamente sintetizadas en el grupo de investigación como ligandos de tubulina en el sitio de colchicina, y los datos generados han constituido la base para el diseño, síntesis y evaluación de nuevas familias de compuestos, que mejoren la afinidad, la estabilidad y/o la solubilidad de las series anteriores. El Capítulo 1 se ha centrado en una familia de compuestos cuyo ¿cabeza de serie¿ era la 5-fenil-2-(1-((2-etoxi)fenil)amino)etiliden)ciclohexano-1,3-diona o TUB075. Mediante la resolución del complejo cristalográfico TUB075-tubulina y haciendo uso de distintas herramientas computacionales, se ha llevado a cabo el diseño racional y síntesis de nuevas series de compuestos con el fin de mejorar la solubilidad acuosa y/o la afinidad por tubulina. De esta manera, mediante la incorporación de sustituyentes polares dirigidos hacia la interfaz de las subunidades alpha y beta, se han sintetizado compuestos con mayor solubilidad acuosa. Además, la utilización de mapas de afinidad ha permitido identificar zonas de interacción adicionales que han sido exploradas con la síntesis de nuevos ligandos. Como resultado, se han obtenido compuestos con actividad antiproliferativa en el rango nanomolar (8-31 nM) y una alta afinidad por tubulina, también en el orden nanomolar, siendo la mayor constante de asociación descrita hasta la fecha para un ligando del sitio de colchicina. Estudios adicionales con estos compuestos han puesto de manifiesto el bloqueo del ciclo celular en la fase G2/M, su capacidad para inducir la apoptosis y su actividad antivascular por interrupción de una red preformada de vasos endoteliales. Los compuestos cabeza de serie para el Capítulo 2 han sido las metilchalconas TUB091 y TUB092, obtenidas mayoritariamente en su forma E que, conforme a precedentes bibliográficos, deben ser los productos bioactivos. Se ha determinado que, en presencia de luz, se produce la fotoisomerización de estas metilchalconas al derivado Z, de modo que evitando la exposición a la luz se ha mejorado el porcentaje del isómero bioactivo. Se ha resuelto la estructura cristalina del isómero E de TUB092 con tubulina y a partir de la conformación obtenida para el ligando se ha abordado el diseño y síntesis de análogos cíclicos que mimeticen dicha conformación y no sufran isomerización. De los cierres propuestos sobre los anillos A y B de la chalcona, los mejores resultados se obtuvieron mediante cierre sobre el anillo B. Cabe destacar un derivado de 5-aminotetrahidronaftaleno que presentó una potente actividad antiproliferativa (22-47 nM) y una constante de afinidad por tubulina similar a la de colchicina. La evaluación in vivo de uno de los profármacos sintetizados ha puesto de manifiesto un potente efecto antitumoral, antimetastásico y antivascular, avalando así el interés de los VDAs como agentes terapéuticos antitumorales.