Diseño y síntesis de nuevos inhibidores no simétricos de colina quinasa como fármacos antitumorales y antimaláricos

Resumen

Colina quinasa (ChoK) es una enzima citosólica que cataliza la fosforilación de colina a fosfocolina, siendo éste el primer paso de la biosíntesis de fosfatidilcolina. En humanos, esta enzima presenta tres isoformas: ChoK¿1, ChoK¿2 y ChoKß, codificadas por dos genes diferentes: chka y chkb. El descubrimiento de niveles muy elevados de fosfocolina en células transformadas por oncogenes ras demostró la implicación de esta enzima en la carcinogénesis humana. La sobreexpresión de colina quinasa asociada a los procesos tumorales genera un incremento de la concentración del producto de catálisis, fosfocolina, que actúa como segundo mensajero en la transducción de la señal mitogénica. Estos hallazgos permitieron considerar a colina quinasa como una diana terapéutica perfecta para el diseño de fármacos antitumorales capaces de inhibir selectivamente la enzima y evitar así la producción de fosfocolina y, por tanto, la actividad mitogénica asociada a este metabolito. Esta enzima también participa en el metabolismo lipídico del parásito Plasmodium falciparum, principal causante de la malaria, por lo que también constituye una posible diana terapéutica para el diseño de fármacos antimaláricos. La presente Tesis Doctoral tiene como objeto el desarrollo de nuevos inhibidores de ChoK de estructura no simétrica a fin de obtener fármacos para el tratamiento del cáncer y la malaria. Se han diseñado, sintetizado y caracterizado treinta y nueve productos finales denominados con las siglas BR-1 a BR-39, englobados en las siguientes categorías estructurales: - Familia A, que incluye compuestos monocatiónicos que constan de un anillo de piridinio unido al N-9 o N-3 de adenina (subfamilia A1) o al N-9 de benciltiopurina (subfamilia A2) a través de un espaciador aromático. - Familia B, que incluye compuestos biscatiónicos. - Familia C, que incluye compuestos trispiridínicos en los que el espaciador es un anillo de benceno. Estas estructuras han sido ensayadas como inhibidores de la enzima ChoK humana obtenida de la fracción citosólica de células HepG2, como agentes antiproliferativos en la línea tumoral de carcinoma de cérvix humano HeLa y agentes antimaláricos frente a P. falciparum en eritrocitos infectados. Con objeto de profundizar en el mecanismo por el que los compuestos ejercen su efecto antiproliferativo se ha estudiado también la actuación sobre el ciclo celular y la capacidad para inducir apoptosis/necrosis en HeLa. Por otro lado, se han llevado a cabo estudios de acoplamiento ligando-enzima (docking) utilizando las estructuras cristalinas de ChoK disponibles en el RCSB PDB. Estos estudios teóricos han permitido dar una aproximación del modo de unión de los compuestos al sitio activo de la enzima y justificar los resultados biológicos obtenidos. Los resultados obtenidos muestran que los compuestos con mayor potencia inhibitoria enzimática, actividad antiproliferativa y actividad antimalárica son aquellos que responden a una estructura biscatiónica. El compuesto más activo frente ChoK aislada ha resultado ser BR-26 con una CI50= 0.6 µM. El mayor efecto antiproliferativo en HeLa se ha observado en BR-32 con una CI50= 1.3 µM y por último, BR-25 ha sido la estructura con mayor capacidad de inhibir el crecimiento de P. falciparum con una CI50= 0.002 µM. En general, se puede afirmar que los compuestos detienen el ciclo celular en la fase G0/G1 e inducen apoptosis, a excepción de los compuestos de la subfamilia A2 que muestran principalmente efecto citotóxico. El efecto apoptótico mostrado por el compuesto BR-33 es equivalente al observado para el fármaco antitumoral Paclitaxel bajo las mismas condiciones de análisis.