Triagem virtual baseado em ligante para moléculas promissoras para tratamento da Leucemia Mielóide Crônica a partir do Gleevec

ISBN 978-85-85905-25-5

Área

Bioquímica e Biotecnologia

Autores

Sanches, V.H.S. (UFPA) ; Lima, L.R. (UFPA) ; Leão, R.P. (UFPA) ; Santos, C.B.R. (UNIFAP)

Resumo

A Leucemia Mielóide Crônica (LMC) é uma doença mieloproliferativa crônica clonal, que pode gerar a proteína híbrida BCR-ABL, com atividade aumentada de tirosina quinase. Neste estudo o principal objetivo é o de candidatos a novos fármacos com atividade antiproliferativa em células tumorais leucêmicas baseados no imatinibe, comercialmente conhecido como Gleevec®, como controle da atividade tirosino-quinase ABL. O Imatinibe, que será utilizado como composto pivô (template) na busca de compostos promissores, por meio da triagem virtual, determinação farmacocinética e toxicológica e análise do potencial de inibição in silico a fim de obter novos fármacos com elevado valor de Ki para a atividade antiproliferativas nas células cancerígenas K562.

Palavras chaves

Gleevec; modelagem; inibidor

Introdução

A leucemia é uma neoplasia do tecido hematopoiético originário da medula óssea. De acordo com o grau de maturidade e a linhagem das células afetadas, a leucemia pode ser aguda caracterizando-se pela proliferação de células imaturas (ou blastos) na medula óssea, sangue periférico e outros órgãos. A leucemia crônica caracteriza-se pela proliferação de células aparentemente maduras, na medula, sangue periférico e em vários órgãos. A doença tem curso lento, quando comparado com o curso da leucemia aguda, com um intervalo de 2-6 anos entre o diagnóstico e o surgimento da fase acelerada, dependendo do subtipo de célula proliferativa (CAÑEDO, 2005). Estudos têm evidenciado o papel essencial do controle da atividade da tirosino quinase Abl para o tratamento da LMC. As novas drogas estão sendo desenvolvidas para que sejam utilizadas em pacientes nos quais o tratamento convencional tenha falhado ou que efeitos adversos intensos tenham sido observados no paciente. A composição destas novas drogas baseia-se na inibição específica da expressão gênica da doença, e tem função de bloquear a atividade quinase da proteína Bcr/Abl levando à remissão da LMC (COWAN- JACOB et al., 2007).O Gleevec® é um medicamento anti-LMC de fácil tomada e de baixa incidência de efeitos colaterais graves. Nesta pesquisa propõe-se realizar estudos de triagem virtual baseado no ligante Imatinibe que tem atividade biológica conhecida para o tratamento da LMC. Será utilizado como composto pivô (template) na busca de compostos promissores, por meio da triagem virtual, determinação farmacocinética e toxicológica e potencial de inibição na etapa in silico, a fim de obter candidatos a novos fármacos com atividade antiproliferativas nas células cancerígenas K562.

Material e métodos

Neste estudo foi realizado uma triagem virtual baseado em ligante no composto pivô imatinibe (STI- 571), devido sua apresentar cristalografia definida no sitio ativo da enzima tirosino-quinase (PDB 1IEP). A triagem virtual foi realizada na base de compostos comercias Zinc_Drug Database, usando o programa ROCS V2.4.1 (Rapid Overlay of Chemical Structures – similaridade por forma) (HAWKINS; SKILLMAN; NICHOLLS, 2007), os compostos das bases de dados com as estruturas de referência (STI- 571) visando obter o “Top2000/base”, totalizando 2000 estruturas. Posteriormente, foi realizada triagem virtual baseado em ligante no software EON (similaridade eletrostática) (OPENEYE SCIENTIFIC SOFTWARE, 2007), afim de obter o top 100/base, em um total de 100 estruturas restantes, que foram encaminhas para estudo de propriedades farmacocinéticas e toxicológicas, nos softwares QikProp (SCHRÖDINGER_PRESS, 2011) e Derek Nexus, respectivamente. Com o auxílio do software DEREK NEXUS foram realizadas predições de toxicidade analisando as propriedades carcinogenicidade, mutagenicidade, genotoxicidade, hepatotoxidade e teratogenicidade, buscando um candidato a fármaco que não acuse nem um tipo de alerta toxico. Após a seleção dos compostos com melhores predições farmacocinéticas e toxicológicas, foram submetidos no servidor online PASS para predição de atividade biológica, sendo após esse upload selecionados os compostos que tiveram resultados satisfatórios para atividade antiproliferativa tirosino- quinase e inibição BCR-ABL, sendo selecionado para estudos posteriores o fármaco que apresentar valores das propriedades ADME/Tox e Ki melhores que o composto pivô.

Resultado e discussão

A triagem virtual baseado em ligante foi realizado no composto pivô imatinibe, devido possuir sua cristalografia definida para atividade antiproliferativa tirosino-quinase (PDB 1IEP) na base de compostos comerciais Zinc_FDA_BindingDB, utilizando o programa ROCS, por meio de similaridade por forma,resultando em 2000 estruturas baseados no composto pivô, Posteriormente, as estruturas obtidas pela triagem do ROCS, sofreram uma nova triagem virtual por similaridade baseado em ligante, sendo baseado na afinidade elestrostática da molécula pivô imatinibe, utilizando o programa EON, obtendo o “Top100” por base, resultando em 100 estruturas que avançaram para as predições farmacocinéticas e toxicológicas, tendo como referências os valores de propriedades ADME/Tox do composto pivô, e buscando estruturas que não emitam qualquer alerta de grupo toxico, já que o programa leva em consideração dados de estruturas químicas e relatos de toxicidade na literatura para realizar uma comparação com os grupamentos presentes nas moléculas analisadas (MARCHANT et al., 2008). Para as estruturas resultantes da triagem ADME/Tox, foram submetidas ao servidor Pass online (http://www.way2drug.com/passonline/) como predição de atividade bilógicas afim de selecionar as estruturas com elevado valor de Ki para atividade antiproliferativa para o receptor tirosino-quinase no gene BCR-ABL. O Gleevec® teve um valor de Pa (probabilidade de ser ativo) de 0,681 para inibidor de quinase Bcr-Abl, e a estrutura BindingDB_50311470_1_172, com valor de Pa superior ao de referência igual a 0,742. Resultando em um composto sem alerta toxico, quando comparado com o Gleevec®, que alertou para methaemoglobinaemia, e com excelentes propriedades ADME.

Composto selecionado para futuros estudos


Medicamento utilizado para tratamento da LMC, imatinibe, comercialmente conhecido como Gleevec

Conclusões

Baseados nos resultados decorrentes da triagem virtual, do total de 2000 estruturas do primeiro procedimento, tivemos apenas quatro estruturas como propriedades ADME/Tox melhores que o composto pivô, moléculas que não emitiram alerta tóxicos e com resultados farmacocinéticos aceitáveis para um fármaco promissor, porém, com a análise do valor de Pa para atividade antiproliferativa nos genes BCR-ABL, apenas a estrutura BindingDB_50311470_1_172 obteve valores mais elevados que o Gleevec, sendo esta, a estrutura selecionada para estudos posteriores.

Agradecimentos

Agradecemos a Universidade Federal do Pará, ao Laboratório de Química Medicinal e Modelagem Molecular (LMQC) da Universidade Federal do Amapá e a todos que contribuíram para este estudo.

Referências

DELGADO-CAÑEDO, A. Indução de síntese de homoglobina em células K562 por doxorrubicina e aclarrubicina : em busca de um mecanismo comum. 2005. 123 Doutorado Programa de Pós-Graduação em Genética e Biologia Molecular., Universidade Federal do Rio Grande do Sul.
OPENEYE_SCIENTIFIC_SOFTWARE. EON 2.2.0.5. Santa Fe, NM 2013.
HAWKINS, P. C. D.; SKILLMAN, A. G.; NICHOLLS, A. Comparison of Shape-Matching and Docking as Virtual Screening Tools. Journal of Medicinal Chemistry, v. 50, n. 1, p. 74-82, 2007.
COWAN-JACOB, S. W., FENDRICH, G., FLOERSHEIMER, A., FURET, P., LIEBETANZ, J., RUMMEL, G., RHEINBERGER, P., CENTELEGHE, M., FABBRO, D., MANLEY, P. W. Structural biology contributions to the discovery of drugs to treat chronic myelogenous leukaemia. Acta Cryst. (2007). D63, 80–93
MARCHANT, C. A.; BRIGGS, K. A.; LONG, A. In silico tools for sharing data and knowledge on toxicity and metabolism: derek for windows, meteor, and vitic. Toxicol Mech Methods, v. 18, n. 2-3, p. 177-87, 2008.
SCHRÖDINGER_PRESS. QikProp 3.4. New York: LLC 2011.