Metalofármacos de cobre(II) con hidrazonas : Evaluación de la actividad antitumoral y estudios de mecanismos de acción en modelos in vitro e in vivo de cáncer de mama y de osteosarcoma humano

El desarrollo de fármacos es un proceso complejo el cual inicia con la identificación de compuestos que muestran actividad biológica en un ensayo de tamizaje. La mayoría de los medicamentos que están en uso clínico son el resultado de un proceso de investigación muy complejo y de larga duración. Por ello, es necesaria la unión de esfuerzos de diferentes disciplinas científicas para descubrir y desarrollar medicamentos con efectos clínicos benéficos y efectos secundarios mínimos. En este sentido, el objetivo de este trabajo fue estudiar las propiedades antitumorales de dos complejos de cobre(II) con ligandos derivados de hidrazonas, y dilucidar su mecanismo de acción en líneas humanas de cáncer de mama y de cáncer de hueso. Para llevar a cabo este objetivo, se utilizaron dos sistemas de cultivo in vitro, el sistema monocapa (2D) y el de esferoides multicelulares (3D), y un modelo in vivo. En un primer lugar, se analizó la actividad antitumoral de una serie de complejos de Cu(II) con ligandos derivados de hidrazonas. Se puede inferir que la actividad citotóxica de los complejos de cobre está influenciada por la geometría y/o la carga de los mismos, siendo más activos los complejos de estequiometría 1:1 L:M. Se decidió continuar con los estudios de la actividad anticancerígena de los complejos CuHL1 y CuHL2 en cáncer de mama y OSA, debido a los resultados de citotoxicidad, así como la vacancia farmacológica presente para este tipo de tumores por diversos problemas con los tratamientos actuales. En las líneas de cáncer de mama, CuHL1 y CuHL2 tienen efectos citotóxicos. Se estudiaron los posibles mecanismos de acción más reportados para complejos de cobre. Se encontró que ambos complejos son capaces de interaccionar con la molécula de ADN, demostrado por su interacción con el CT-DNA, y la ruptura de la hebra de ADN. Además, se demostró su capacidad de generar ERO e inhibir la actividad proteasomal. Todo esto lleva finalmente a una inducción de la apoptosis celular. Por otro lado, ambos complejos demostraron tener una gran actividad citotóxica en los modelos de cáncer de mama 3D. Además, los dos complejos ejercen un efecto inhibitorio en la formación de mamoesferas, y una disminución en la población de CMC. Estos datos sugieren que los complejos CuHL1 y CuHL2, son potenciales candidatos para futuras investigaciones en ensayos in vivo para estudiar su eficacia y actividad en ese tipo de modelos y determinar finalmente su potencial actividad terapéutica en tumores mamarios. En la línea celular de OSA (MG-63), ambos complejos presentaron actividad antitumoral, siendo capaces de inhibir la viabilidad y la proliferación celular en un rango de concentraciones sub-micromolares. También se estudiaron los mecanismos de acción más comunes para los complejos de cobre. Se encontró que, al igual que en las líneas de cáncer de mama, CuHL1 y CuHL2 fueron capaces de generar daño en el ADN, inhibir la actividad proteasomal e inducir la muerte celular programada. También se utilizó el modelo de esferoides multicelulares de la línea MG-63. Ambos complejos demostraron tener una gran actividad citotóxica en el modelo 3D de OSA, afectando también la forma y volumen de los esferoides. Finalmente, se estudió el efecto de CuHL1 in vivo en ratones atímicos N:NIH(S) Fox1nu/un xenotransplantados con MG-63. El tratamiento durante 4 semanas con CuHL1 (2 mg/kg i.p. tres veces por semana) afectó notablemente la progresión tumoral, aumentando la necrosis y reduciendo la tasa de crecimiento tumoral y el índice mitótico, los cuales son resultados alentadores para el tratamiento antitumoral. Todas estas evidencias sugieren que los complejos de cobre(II) demuestran una prometedora actividad anticancerígena contra OSA.Facultad de Ciencias Exacta

In silico and in vitro analysis of FAK/MMP signaling axis inhibition by VO-clioquinol in 2D and 3D human osteosarcoma cancer cells

The study of novel mechanisms of action of vanadium compounds is critical to elucidating the role and importance of these kinds of compounds as antitumor and antimetastatic agents. This work deals with in silico and in vitro studies of one clioquinol oxidovanadium(IV) complex [VO(clioquinol)2], VO(CQ)2, and its regulation of FAK. In particular, we focus on elucidating the relationship of the FAK inhibition, MMP activity and antimetastatic effects of the complex in human bone cancer cells.Centro de Química Inorgánic

Finding new molecular targets of two copper(II)-hydrazone complexes on triple-negative breast cancer cells using mass-spectrometry-based quantitative proteomics

Breast cancer is the most common cancer in women, with a high incidence estimated to reach 2.3 million by 2030. Triple-Negative Breast Cancer (TNBC) is the greatest invasive class of breast cancer with a poor prognosis, due to the side-effects exerted by the chemotherapy used and the low effectivity of novel treatments. In this sense, copper compounds have shown to be potentially effective as antitumor agents, attracting increasing interest as alternatives to the usually employed platinum-derived drugs. Therefore, the aim of this work is to identify differentially expressed proteins in MDA-MB-231 cells exposed to two copper(II)-hydrazone complexes using label-free quantitative proteomics and functional bioinformatics strategies to identify the molecular mechanisms through which these copper complexes exert their antitumoral effect in TNBC cells. Both copper complexes increased proteins involved in endoplasmic reticulum stress and unfolded protein response, as well as the downregulation of proteins related to DNA replication and repair. One of the most relevant anticancer mechanisms of action found for CuHL1 and CuHL2 was the down-regulation of gain-offunction- mutant p53. Moreover, we found a novel and interesting effect for a copper metallodrug, which was the down-regulation of proteins related to lipid synthesis and metabolism that could lead to a beneficial decrease in lipid levels.Centro de Química InorgánicaInstituto de Física La Plat

Mononuclear Pd(II) and Pt(II) complexes with an α-N-heterocyclic thiosemicarbazone: cytotoxicity, solution behaviour and interaction <i>versus</i> proven models from biological media

Two Pd(II) and Pt(II) complexes with two pyrrol-2-carbaldehyde N-p-chlorophenylthiosemicarbazone ligands are designed and characterized showing mononuclear structures. An important pharmacological property for both compounds is the high selectivity for tumor cells and a lack of activity in healthy cells. The Pd(II) compound shows a higher antitumor activity and selectivity than the Pt(II) compound. Both complexes present a variety of biological interactions: with DNA models (pBR322 and CT DNA), proteins (lysozyme and RNase) and other biological targets like proteosome. Our results show that the Pd(II) complex is a more interesting candidate for potential anticancer therapies than the Pt(II) complex, and we provide new insight into the design and synthesis of palladium compounds as potential antitumor agents.Puede accederse a los datos primarios de este trabajo haciendo clic en "Documentos relacionados".Facultad de Ciencias ExactasCentro de Química Inorgánic

Exploring pta alternatives in the development of ruthenium–arene anticancer compounds

Organoruthenium pyrithione (1-hydroxypyridine-2-thione) complexes have been shown in our recent studies to be a promising family of compounds for development of new anticancer drugs. The complex [(n⁶-p-cymene)Ru(pyrithionato)(pta)]PF₆ contains phosphine ligand pta (1,3,5- triaza-7-phosphaadamantane) as a functionality that improves the stability of the complex and its aqueous solubility. Here, we report our efforts to find pta alternatives and discover new structural elements to improve the biological properties of ruthenium anticancer drugs. The pta ligand was replaced by a selection of phosphine, phosphite, and arsine ligands to identify new functionalities, leading to improvement in inhibitory potency towards enzyme glutathione S-transferase. In addition, cytotoxicity in breast, bone, and colon cancers was investigated.Centro de Química Inorgánic

Synthesis, characterization, DFT calculations and anticancer activity of an new Oxidovanadium(IV) complex with a ligand derived from o-vanillin and thiophene

From the interaction of the vanadyl ion with a ligand (HL), obtained by the condensation reaction of o-vanillin and 2-thiophenemethylamine, a oxodovanadium(IV) complex (VOL2) is obtained. It is characterized by spectroscopic techniques, including solid state FTIR, Raman, EPR and diffuse reflectance and UV-vis and EPR in solutions. Its thermal behavior is analyzed by means of TGA and DTA. Theoretical studies based on DFT computational methods are of help in the interpretation and assignment of spectroscopic data. Cytotoxicity assays (48 h) against bone cancer cells (MG-63, IC50 = 50.4 ± 8.7), breast cancer cells (MCF-7, IC50 = 42.3 ± 4.7) and MDAMB- 231, IC50 = 29.0 ± 1.7) and a normal fibroblast (L929, IC50 = 71.0 ± 3.5), demonstrate the enhancement of effectiveness and selectivity of the complex compared with both the ligand and the free metal ion. Besides, the compound inhibits the cell migration, increases ROS level and conveys the cells to apoptosis. As a whole, these results show the main mechanisms of the deleterious effects of [VOL2] in a triple negative breast cancer cell line (MDA-MB-231), demonstrating that this complex is a promising therapeutic agent for this kind of breast cancer.Centro de Química Inorgánic

Synthesis, Crystal Structure, Spectroscopic Characterization, DFT Calculations and Cytotoxicity Assays of a New Cu(II) Complex with an Acylhydrazone Ligand Derived from Thiophene

Anew Cu(II) complex is synthetized by the reaction of copper nitrate and aN-acylhydrazone ligand obtained from the condensation of o-vanillin and 2-thiophecarbohydrazide (H2L). The solidstate structure of [Cu(HL)(H2O)](NO3) H2O, or CuHL for simplicity, was determined by X-ray diffraction. In the cationic complex, the copper center is in a nearly squared planar environment with the nitrate interacting as a counterion. CuHL was characterized by spectroscopic techniques, including solid-state FTIR, Raman, electron paramagnetic resonance (EPR) and diffuse reflectance and solution UV-Vis electronic spectroscopy. Calculations based on the density functional theory (DFT) assisted the interpretation and assignment of the spectroscopic data. The complex does not show relevant antioxidant activity evaluated by the radical cation of 2,20-azinobis(3-ethylbenzothiazoline- 6-sulfonic acid) diammonium salt (ABTS) method, being even less active than the free ligand as a radical quencher. Cytotoxicity assays of CuHL against three human tumor cell lines, namely MG-63, A549 and HT-29, revealed an important enhancement of the effectiveness as compared with both the ligand and the free metal ion. Moreover, its cytotoxic effect was remarkably stronger than that of the reference metallodrug cisplatin in all cancer cell lines tested, a promissory result in the search for new metallodrugs of essential transition metals.Centro de Química InorgánicaInstituto de Física La Plat

Cu(II) and Zn(II) complexes with a poly-functional ligand derived from o-vanillin and thiophene : Crystal structure, physicochemical properties, theoretical studies and cytotoxicity assays against human breast cancer cells

The interaction of a poly-functional ligand derived of o-vanillin and 2-thiophenemethylamine (oVATPNH2) with transition metal ions, Cu(II) and Zn(II) leads to the formation of stable coordination compounds, namely [Cu(oVATPNH2)2] and [Zn(oVATPNH2)2]. Their crystal structures have been determined by X-ray diffraction methods. Two molecules of the deprotonated ligand acting as bidentate build a nearly square planar environment around Cu(II) and a distorted tetrahedral coordination arrangement for Zn(II). The complexes were characterized by spectroscopic techniques, including solid state FTIR, Raman, EPR and diffuse reflectance and solution UV-vis and EPR. Their thermal behavior has been analyzed by means of TGA and DTA. DFT theoretical studies, using computational methods based on DFT, were employed to assist the interpretation and assignment of spectroscopic data. Cytotoxicity assays against two human breast cancer cell lines, namely MCF-7 and MDA-MB-231, revealed an enhancement of effectiveness of the complexes as compared with both the ligand and the free metal ions. The results for the copper compound are promising, as its cytotoxic effect was stronger than the reference metallodrug cisplatin in both cancer cell lines tested.Centro de Química InorgánicaInstituto de Física La Plat

Copper, platinum and vanadium metallodrugs as antitumoral agents. Action mechanisms studies in 2D and 3D cell models

Varios procedimientos terapéuticos actualmente vigentes para el tratamiento del cáncer no son totalmente efectivos debido a la generación de resistencia o por sus efectos adversos. Por tal motivo es de gran interés desarrollar nuevos compuestos que sean aptos para el tratamiento de los pacientes sin marcados efectos colaterales. En las últimas décadas, la Química Medicinal se enfocó en el desarrollo de nuevos fármacos tratando de entender las razones moleculares y los mecanismos de acción de la actividad farmacológica de los mismos. La investigación realizada en este campo ha conducido al desarrollo de un considerable número de compuestos metálicos (Metalofármacos), con actividades farmacológicas variadas. Entre ellos cabe mencionar al cis-Pt, principal quimioterapéutico usado en el tratamiento del cáncer testicular, ovario, vejiga, cérvix y tumor de células pequeñas y no pequeñas de pulmón. Sin embargo, su aplicación es limitada por su toxicidad (neurotoxicidad, ototoxicidad, nefrotoxicidad y vómitos) y el desarrollo de resistencia. Recientemente, ha habido un rápido aumento en la investigación y expansión de drogas anticancerígenas basados en metales como el platino, rutenio, oro y cobre, debido a la variedad de funciones biológicas de los iones metálicos que han estimulado su desarrollo. La amplia gama de moléculas que pueden ser usadas como ligandos ofrecen una fuente casi ilimitada para sintetizar complejos. Es conocido el hecho que la complejación determina que éstos sean más efectivos en su actividad farmacológica que los metales y ligandos libres favoreciendo por ejemplo las propiedades antitumorales. En este sentido, el propósito del trabajo es contribuir al diseño racional de nuevos compuestos promisorios para posteriores investigaciones clínicas, que determinen su aplicación como drogas alternativas para el tratamiento de diversos tumores. El objetivo de nuestro trabajo es estudiar la actividad biológica de diversos compuestos de metales de transición (cobre, platino, rutenio y vanadio) con ligandos de interés biológico y/o farmacológico, en sistemas in vitro 2D (células en cultivo en monocapa) e in vitro 3D (esferoides tumorales multicelulares), a fin de hallar nuevos compuestos con potencial aplicación terapéutica para enfermedades como el cáncer. Se investigarán los efectos de los complejos y de sus precursores sobre la cito- y genotoxicidad y los posibles mecanismos de acción, como inducción de la apoptosis, estrés oxidativo, daño en el ADN, arresto del ciclo celular e inhibición de actividad proteosomal.Carrera: Doctorado de la Fac. de Cs. Exactas Área Ciencias Biológicas Tipo de beca: Doctoral Año de inicio de beca: 2017 Año de finalización de beca: 2022 Organismo: CONICET Apellido, Nombre del Director/a/e: Ignacio LeónFacultad de Ciencias ExactasCentro de Química Inorgánic

Anticancer and Antimetastatic Activity of Copper(II)-tropolone complex against human breast cancer cells, breast multicellular spheroids and mammospheres

The goal of this work was to display the anticancer and antimetastatic activity of a copper(II) with tropolone (trp), complex [Cu(trp)2] toward human breast cancer cells in monolayer (2D) and spheroids (3D). Cytotoxicity assays against MCF7 (IC50(complex) = 5.2 ± 1.8 μM, IC50(CDDP) = 19.3 ± 2.1 μM) and MDA-MB-231 (IC50(complex) = 4.0 ± 0.2 μM, IC50(CDDP) = 27.0 ± 1.9 μM) demonstrate that [Cu(trp)2] exert greater antitumor potency than cisplatin (CDDP) on 2D and 3D human breast cancer cell models. Besides, [Cu(trp)2] inhibits cell migration by reducing the metalloproteinases activities and the compound undergoes the breast cancer cells to apoptosis at lower concentrations (2.5?10 μM). Moreover, [Cu(trp)2] overcame CDDP presenting an IC50 value 26-fold more lower against breast multicellular spheroids ((IC50(complex) = 4.9 μM, IC50(CDDP) = 130 μM)). Also, our results showed that [Cu(trp)2] inhibited the cell migration and cell invasion of breast multicellular spheroids, showing that [Cu(trp)2] exhibited antimetastatic properties. On the other hand, [Cu(trp)2] reduced mammosphere forming capacity affecting the size and number of mammospheres. Taken together, [Cu(trp)2] exhibited anticancer and antimetastatic properties on monolayer (2D) and spheroids (3D) derived from human breast cancer cellsFil: Balsa, Lucia Mariana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Centro de Química Inorgánica "Dr. Pedro J. Aymonino". Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Centro de Química Inorgánica "Dr. Pedro J. Aymonino"; ArgentinaFil: Ruiz, Maria Carolina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Centro de Química Inorgánica "Dr. Pedro J. Aymonino". Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Centro de Química Inorgánica "Dr. Pedro J. Aymonino"; ArgentinaFil: Santa Maria de la Parra, Lucía. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Centro de Química Inorgánica "Dr. Pedro J. Aymonino". Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Centro de Química Inorgánica "Dr. Pedro J. Aymonino"; ArgentinaFil: Baran, Enrique José. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Centro de Química Inorgánica "Dr. Pedro J. Aymonino". Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Centro de Química Inorgánica "Dr. Pedro J. Aymonino"; ArgentinaFil: Leon, Ignacio Esteban. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Centro de Química Inorgánica "Dr. Pedro J. Aymonino". Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Centro de Química Inorgánica "Dr. Pedro J. Aymonino"; Argentin