Proliferao e agentes anti-proliferativos no tratamento do cancroAna Preto (apreto@ipatimup.pt)

Carcinognese- um processo multistepActivao de oncogenes Ex. RAS, BRAF, EGFRInactivao de genes supressores tumorais Ex. p53, Rb

Ex. Aumento de VEGF

Ex. Inactivao da E-caderina

Ex. Activao da telomerase

Muitos caminhos levam ao cancro!...

Factores de crescimento e ciclo celular

Os factores de crescimento tm um importante papel fisiolgico nos processos normais de crescimento e diferenciao

Os factores de crescimento so importantes para a entrada em ciclo celular (passagem de G0 para G1)

Factores de crescimento e seus receptores

Receptores Tirosina Kinase (RTK)- familias e activaoHER (erbB) FamilyTGF-a EGF None Heregulin Epiregulin Heregulin Epiregulin VEGF-A VEGF-B

VEGFR FamilyVEGF-A VEGF-C VEGF-D VEGF-C VEGF-D

PDGFR Family

FL

PDGF

SCF

EGFR

HER2

HER3

HER4

VEGFR-1 VEGFR-2

VEGFR-3

Flt-3

PDGFR

KIT

IGF-1 IGF-2

Receptor Dimerization and Activation

P P

P P

P P

P P

P P

P P

P P

P P

IGF-1R

VEGFRs, PDGFR, KIT, Flt-3

EGFR/HER2

Mutant Flt-3

Stimuli (Factor de crescimento)

Receptor (RTK)

Ras

Raf

MEK

ERK

Proliferation/Survival

Kinases alteradas no cancro:

Receptores tirosina kinases (RTK)- ex: PDGFR, EGFR Tirosina kinases no-receptores- ex:src, Fos Outras kinases: RAS, BRAF

Ciclo celular normal

Proteinas do ciclo celular que podem estar alteradas no cancro

Ciclo celular anormal estimulado por oncogenesEx. RAS, BRAF, RTK (EGFR)

Teraputica anti-cancro

Modalidades teraputicas existentes:

Cirurgia (Ex. Carcinoma da mama, tireide, clon) Radioterapia (Ex. Carcinoma da tireide- I131) Quimioterapia

=> Devem usar-se segundo as suas indicaes especficas demodo multidisciplinar e coordenado de modo a proporcionar aos doentes as melhores probabilidades de cura.

Quimioterapia:

Teve incio na dcada de 1940 Para tratamento de neoplasias malignas quando a cirurgia ou a radioterapia no so possveis ou se mostraram ineficazes; como adjuvante da cirurgia na tentativa de se eliminar eventuais micrometstases ou da radioterapia como tratamento inicial. Pode ser utilizada com sucesso no tratamento de alguns tipos de neoplasias ou, noutros casos, como paliativo dos sintomas ou como meio de prolongar a vida do doente.

Quimioterapia

Drogas convencionais:

Inibidores do ciclo celular Hormonas Outros

Novas drogas anti-cancro:

Inibidores da sinalizao celular

Possveis alvos teraputicos1 4P P P P

2

5Plasma Membrane

Grow th Factor Signaling

P DK1 ,2

6

7RNA Translation

3

Microtubule Dynamics

7

12

7

8Nuclear Membrane

1. Growth factors 2. Growth factor receptors 3. Adaptor proteins 4. Docking proteins/binding proteins5. Guanine nucleotide exchange factors

9 10Gene Transcription

11DNA Replication and Repair

Cell Growth

Motility

Survival

Proliferation

Angiogenesis

6. Phosphatases and phospholipases 7. Signaling kinases 8. Ribosomes 9. Transcription factors 10. Histones 11. DNA 12. Microtubules

Problemas inerentes quimioterapiaClulas tumorais vs clulas normais:

No existem diferenas qualitativas entre as suas bioqumicas Dificuldade de obteno de citotoxicidade especifica sobre as clulas tumorais Progressos na investigao da biologia celular e molecular do cancro tm permitido a investigao de novas drogas que hipoteticamente actuariam apenas nas clulas cancergenas.

IDEAL: Efeito da bala mgica- s actuar nas clulas cancergenas

Drogas convencionais:1- Inibidores do ciclo celular: 1.1- Agentes alquilantes 1.2- Antimetabolitos 1.3- Agentes antimitticos 1.4- Epidofilotoxinas 1.5- Antibiticos 2. Hormonas 3. Outros antineoplsicos

Efeito citosttico versus efeito citotxico

Citosttico- cessa a diviso celular no matando as clulas(maior possibilidade de desenvolvimento de resistncias)

Citotxico- para alm de cessar a diviso celular tambminduz a morte das clulas.

O ideal seria que um antineoplsico fosse citotxico mas s para as clulas tumorais- efeito de bala mgica.

1- Inibidores do ciclo celular1.1- Agentes alquilantes

Os frmacos mais utilizados no tratamento das doenas neoplsicas pertencem a esta classe (ex. Linfomas, leucemias, melanomas, carcinoma da mama e do pulmo etc..) Frmacos que actuam por estabelecerem ligaes covalentes (alquilao) com o DNA. O seu mecanismo de aco consiste na induo de alteraes do DNA interferindo com a actividade mitotica, crescimento e diferenciao celular (citostticos).

1- Inibidores do ciclo celular

Exemplos de agentes alquilantes:

Ciclofosfamida (ex. leucemia, carcinomas da mama e do pulmo) Mecloretamina (ex. linfoma no-Hodgkin) Clorambucil (ex. leucemia) Nitrosureias (ex. melanoma)

frequente o aparecimento de resistncias

1- Inibidores do ciclo celular1.2. Antimetabolitos

Inibem a sntese do DNA, sendo especficos da fase S (citostticos). Podem ser citotxicos dependendo da dose e do tempo de exposio. So agentes antineoplsicos anlogos a metabolitos naturais (purinas, pirimidinas e acido flico) necessrios replicao do DNA. Podem ser incorporados no material gentico ou combinar-se irreversivelmente com enzimas celulares importantes para a viabilidade celular, inibindo a diviso celular.

1- Inibidores do ciclo celular

Exemplos de antimetabolitos:

Metotrexato (ex. leucemia, carcinoma da mama, cabea e pescoo, pulmo) Mercaptopurina e Tioguanina (ex. leucemias) Fluoruacilo ou 5-fluoruracilo (ex. carcinoma da mama, clon, estmago, pncreas, ovrio e bexiga)

1- Inibidores do ciclo celular

1.3. Agentes antimitticos Alcalides da vinca

Tm capacidade de se ligarem com alta afinidade a protenas microtubulares - levam paragem da mitose celular em metfase. Tm uma actividade citotxica dependendo da fase do ciclo celular.

1- Inibidores do ciclo celular

Exemplos de antimitticos:

Vincristina (ex. carcinoma pulmonar das clulas pequenas, leucemia, linfomas no-Hodgkin) Vimblastina (ex. doena de Hodgkin, carcinoma mama e testculo)

1- Inibidores do ciclo celular1.4. Epipodofilotoxinas

O mecanismo de aco mal conhecido. Parecem impedir que a topoisomerase II se desligue do ADN. Determinam a paragem das clulas na interfase S-G2 do ciclo celular (citostticos)

1- Inibidores do ciclo celular

Exemplos de epipodofilotoxinas:

Etoposdeo e teniposdeo (ex. carcinoma do testculo, pulmo, mama, linfomas, sarcoma de kaposi)

1- Inibidores do ciclo celular1.5. Antibiticos

Os antibiticos antineoplsicos levam paragem do ciclo celular (citostticos). Tm como mecanismo comum o facto de se ligarem ao ADN, inibindo a sntese do ARN.

1- Inibidores do ciclo celular

Exemplos de antibiticos:

Adriamicina (ex. sarcomas, linfomas, leucemias, carcinoma gstrico) Actinomicina D (ex. carcinoma do testculo, pulmo e mama) Bleomicina (ex. carcinoma da cabea e do pescoo, esfago, geniturinrio)

2. HormonasA teraputica hormonal do cancro um importante e eficaz meio de tratar muitos tumores hormono-sensveis como o carcinoma da mama, endomtrio e prostata.

Exemplos de hormonas:

Corticosterides (ex. leucemia e linfomas) Antiestrognios (tamoxifeno ex. carcinoma da mama) Progestagnios (ex. carcinoma do endomtrio, mama, prstata e ovrio )

Outros antineoplsicos

Cisplatina- (ex. carcinoma do testculo, ovrio, pulmo, tireide, utero) Paclitaxel (taxol)- (ex. carcinoma da mama e ovrio) Hidroxiureia (ex. melanoma, leucemia)

Limitaes dos citostticos convencionais:

Efeito dependente de fases especficas do ciclo celular das clulas tumorais Actuam somente sobre clulas em processo de diviso

Neoplasias de crescimento rpido - tm grande percentagem de clulas em diviso => mais sensveis a este tipo de agentes citostticos, controlam mais facilmente as doenas malignas de evoluo mais aguda e mais rapidamente fatais quando no tratadas (por exemplo leucemias agudas). Tumores de crescimento lento (por exemplo, carcinoma da tireide) - contm uma grande percentagem de clulas que se mantm muito tempo em estado de repouso respondem mal a este tipo de teraputica. Radioterapia com iodo radioactivo (I131)

Limitaes dos citostticos convencionais:

Actuam em tecidos normais que proliferam rapidamente (medula ssea, sistema linfide, folculos pilosos, epitlio oral e gastrintestinal, epitlio germinativo das gnadas, estruturas embrionrias) sujeitos a agresso por parte destes frmacos, limitando a utilizao dos mesmos. Pequena margem de segurana dos citostticos Eficcia extremamente dependente dos esquemas de administrao Um problema importante o desenvolvimento de resistncia quimioterapia. Em muitos casos os mecanismos de resistncia envolvem alteraes a nvel gentico (gene MDR) por parte das clulas neoplsicas, podendo resultar em resistncia a um determinado frmaco ou mltiplos frmacos.

Efeitos adversos comuns maioria dos frmacos antineoplsicos:-

Extravasamento de medicamentos (necrose local) Hiperuricmia (comprometimento da funo renal) Nuseas e vmitos Depresso da medula ssea Comprometimento da resposta imunitria (imunossupresso -rpido desenvolvimento de uma infeco) Alopcia Funo reprodutora (teratognese, esterilidade masculina)

-

Deve ponderar-se cuidadosamente o benefcio esperado e os riscos provveis de uma medicao antes da sua aplicao.

Tendncia actual na quimioterapia convencional do cancro:

Utilizao de associaes de frmacos:

Reduo do aparecimento de resistncias (actuarem a diferentes nveis do metabolismo ou do ciclo celular) As combinaes de frmacos permitem um efeito citotxico numa populao heterognea de clulas neoplsicas e previnem mais eficazmente o desenvolvimento de clones resistentes. Associando diversos frmacos que actuem em fases diferentes do ciclo celular e por mecanismos distintos, deve ser possvel destruir um maior nmero de clulas neoplsicas.

Exemplos de combinaes quimioteraputicas utilizadas em determinados tipos de neoplasias:

MOPP: [mecloretamina, vincristina, procarbazina e prednisona] ABVD: [doxorrubicina, bleomicina, vimblastina e dacarbazina]; PVB: [cisplatina, vimblastina e bleomicina]; CMF: [ciclofosfamida, metotrexato e fluoruracilo].

Novas drogas anti-cancro:Inibidores de sinalizao celular:1- Anticorpos monoclonais 2- Inibidores de receptores tirosina kinase (VEGFR, EGFR/HER2, c-KIT, Bcr-Abl) 3- Inibidores de kinases (BRAF) 4- Outros (inibidores do mTOR, inibidores da angiognese)

BALA MAGICA!?

1- Anticorpos monoclonais-Anticorpos anti-HER2 humano (trastuzumab)- reconhecem o oncogene HER2 activado (um receptor tirosina kinase ) muito expresso no carcinoma da mama, levando destruio dessa clulas. -Anticorpos anti-VEGF (Avastin- bevacizumab)- liga-se ao VEGF impedindo a formao de novos vasos (anti-angiognico). Aumento da sobrevida em vrios cancros. -Anticorpos anti-CD20 (rituximab)- reconhecem o antignio que existe nas clulas pr-B e B havendo destruio celular aps ligao. Usado nos linfomas no-Hodgkin. -Anticorpos anti-CD52 reconhece um antignio encontrado nos linfcitos imaturos. Usado na leucemia linfocitria crnica refractria

2- Inibidores de receptores tirosina kinase- VEGFR, EGFR/HER2: ter efeito no tumor e no seu microambiente. Estudos pr-clinicos

EGFR/HER2

TKI

VEGFR

Cancer Cell

Endothelial Cell Anti-angiognico

2- Inibidores de receptores tirosina kinase -c-Kit e Bcr-Abl (Glivec or Imatinib - NOVARTIS): usado no tratamento da leucemia mieloide crnica

Desenvolvimento de novas drogas- objectivo:Inibidores tirosina kinase multiespecficos nos tumores e clulas endoteliais: ter efeito no tumor e no seu microambiente em diferentes sinalizaes celulares

3- Inibidores de kinases- BRAF (BAY 43-9006 ou Sorafenib- Bayer): potente inibidor do BRAF e RAF1. Fase III- carcinoma renal avanadoMAPK Pathway

BAY action mechanism BAY

kinase domain of B-Raf

nucleotide binding loop activation segment

catalytic loop

Wan et al, 2004

BAY43-9006

3- Inibidores do mTOR (rapamicina, RAD001): inibir o controlador central do crescimento tumoral e da angiogense. Fase II- cancro da mama e pulmo e sarcoma)Growth Factors VEGF VEGFR Integrins Nutrients Amino AcidsPI3-K LKB1 Akt/ PKB AMPK TSC1/TSC2mTOR Inhibitor

PTEN

PI3-K

ILK

Akt/ PKB

Energy

mTOR

mTOR Inhibitor

mTOR Inhibitor

mTOR

4E-BP1 elF-4E S6K1

FKBP-12P

FKBP-12

S6

Protein Production

VEGF Production Proliferation Cell Growth and Proliferation

Gene Transcription

Cell Growth

Cancer Cell

Endothelial Cell

Bibliografia Osswald W, Guimares S, Teraputica Medicamentosa e as suas bases Farmacologicas- 4 edio- Porto editora. . Walker R, Eduard C, Clinical Pharmacy and Therapeutics- 3edio, Churchill Livingstone editora. . Pubmed: www.ncbi.nlm.nih.gov