Development of new tubulin modulators as antitumor candidates

O câncer é a segunda maior causa de mortes no mundo, sendo os tumores de mama os mais prevalentes e letais entre as mulheres. Apesar de vasta quimioterapia disponível, os tratamentos apresentam problemas como alta toxicidade e resistência. Dentre os tumores de mama, o subtipo triplo negativo (TNBC) apresenta o pior prognóstico e a maior limitação de tratamentos. O presente trabalho de doutorado visa o desenvolvimento de novos candidatos para tratamento de tumores de mama triplo-negativos. Fármacos que têm como alvo a proteína tubulina estão entre as terapias anticâncer mais bem-sucedidas e representam a primeira linha de tratamento para tumores do tipo TNBC. Neste contexto, foram desenvolvidas acridinonas que inibem a polimerização da tubulina e são capazes de impedir os principais mecanismos de resistência aos fármacos desta classe. O composto líder não interage com a bomba de efluxo glicoproteína-P, além de ser igualmente potente contra a linhagem celular superexpressando a tubulina βIII, uma isoforma clinicamente relevante. O mecanismo de ação revelou a interação desses compostos com o sítio da colchicina da proteína alvo. Os compostos apresentaram valores de IC50 entre 10 e 12.000 nM contra a linhagem tumoral TNBC MDA-MB-231. Em contrapartida, não foi observada citotoxicidade na linhagem normal de fibroblastos humanos (HFF1). Ensaios de imunofluorescência reforçaram a ação seletiva dos compostos, mostrando que os mesmos perturbaram a rede de microtúbulos nas células MDA-MB-231, mas não nas células HFF1. As substâncias também inibiram a migração celular e a angiogênese in vitro. Os enantiômeros do composto líder foram separados, levando a identificação de um eutômero 10 vezes mais potente contra as células tumorais e 2 vezes mais potente contra a tubulina quando comparado com a mistura racêmica. Um candidato a fármaco, eficaz e seguro, deve apresentar um balanço favorável entre a sua potência e seus parâmetros farmacocinéticos. Dessa forma, o metabolismo e a farmacocinética das acridinonas bioativas foram investigados. Em geral, os compostos foram metabolicamente estáveis, mas requerem otimização da solubilidade e permeabilidade para o desenvolvimento de fármacos administrados por via oral. A avaliação do composto líder revelou propriedades promissoras que justificam a sua consideração em modelos pré-clínicos de prova de conceito. O objetivo é a geração de candidatos a novos fármacos moduladores da tubulina com ação anticâncer.Cancer is the second most common cause of death globally, being the breast tumors the leading cause of death in women. The number of anticancer medicines grows yearly but still exhibits problems such as high toxicity and resistance. The breast cancer has a number of subtypes and the one presenting the poorest prognosis and biggest therapeutic limitation is called triple negative breast cancer (TNBC). This PhD work aims to develop new small molecules as candidates to the treatment of the triple negative breast cancer. Drugs that target the protein tubulin are among the most successful anticancer therapies and represent the first line treatment to TNBC tumors. In this context, we developed a series of acridinones as tubulin inhibitors that can circumvent common resistance mechanisms to tubulin modulators. The lead compound did not interact with the P-glycoprotein and presented same effectiveness against cell lines overexpressing a clinically relevant tubulin isotype (βIII). In this work, we determined the mechanism of action of these compounds, that bind to the colchicine site in the tubulin. The compounds presented IC50 cytotoxicity values between 10 – 12000 nM against the TNBC cell line MDA-MB-231, with no cytotoxicity against a normal fibroblast cell line (HFF1). Immunofluorescence studies reinforced the compounds selectivity showing they disrupted the microtubules network on MDA-MB-231 cells but not on the HFF1 ones. The substances also inhibited cell migration and angiogenesis in vitro. The enantiomers of the lead compound were purified, and we identified an eutomer 10-fold more potent against the tumor cells and 2-fold more potent against the tubulin when compared to the racemic mixture. The metabolism and pharmacokinetics of the compounds were also studied aiming the development of agents with a favourable balance between potency and pharmacokinetic parameters, essential feature of an effective and safe drug. In general, the compounds were metabolically stable but need an improvement in the solubility and permeability properties to be developed as oral drugs. In summary, the lead compound presents promising properties to be assessed in preclinical proof of concept studies for further development as next-generation antitubulin drugs