Student:Ivan Kremer, HE-35/2011

Antitumorni agensi se koriste pri hemoterapiji zanapad na delije tumora

Antitumorni agens - bilo koji hemijski agens koji zaustavlja proliferaciju delija tumora

Uz hemoterapiju se često primenjuje i radiološkaterapija, a sve to nakon hirurškog zahata.

Platinski antitumorni agensi - kompleksi platine,

najpoznatiji od njih - cis-diamindihloroplatina(II) (CDDP)

ili cisplatin

To je kvadratno-planarni kompleks platine (II) sa dva

hloridna i dva amonijačna liganda u cis konformaciji.

Posle otkrida cisplatina usledio je niz njegovih

analoga koji bi trebalo da imaju bolje osobine od

njega :

manje neželjenih efekata,

vedu uspešnost pri lečenju

U najvažnije neželjene efekte cisplatina spadaju :

nefrotoksičnost (oštedenje bubrega)

neurotoksičnost

mijelotoksičnost (oštedenje koštane srži)

disbalans elektrolita

moguda je i pojava hemolitičke anemije

Osim navedenih neželjenih efekata, velikoograničenje u primeni cisplatina je RAZVIJANJEREZISTENCIJE NA LEK od strane tumora

Postoji više predloženih mehanizama razvijanjarezistencije

Ideja pri razvijanju novih antitumornih agenasazasnovanih na platini nije samo smanjenjeneželjenih efekata, ved je i SMANJIVANJEVEROVATNOĆE DA SE RAZVIJE REZISTENCIJA

Od jako velikog broja analoga cisplatina predloženih itestiranih samo su još dva dobila globalno odobrenje :karboplatin i oksaliplatin

Još nekoliko je odobreno lokalno: nedaplatin (Japan),heptaplatin (Južna Koreja), lobaplatin (Kina)

Nabrojani hemoterapetski agensi se koriste za

tumore :

testisa

jajnika

vrata

glave

i neke oblike raka pluda

Istorijat cisplatina Prvi ga je izolovao i opisao Michele Peyrone još davne

1845 godine => zbog toga je ovo jedinjenje dugo bilopoznato kao Peyroneova so

1893 Alfred Werner odredivši strukturu kompleksnihjedinjenja uopšte, odredio je strukturu i ovog kompleksa

Međutim, što se antitumornog dejstva tiče, ono nijeotkriveno još narednih pola veka, ono otkriveno je sasvimslučajno!

Godine 1965, na MichigenskomUniverzitu, Barnett Rosenberg i njegovtim, proučavali su uticaje električnogpolja na bakteriju Escherichia coli. Cilj imje bio da pronađu novi način uništavanjate bakterije zasnovan na tome da sepropušta struja kroz rastvor koji sadrži tubakteriju potapanjem elektroda u tajrastvor.

Otkrili su da iako bakterije nisu potpunouništene, njihova delijska deoba jeprestala pod uticajem elektroda.

Barnett Rosenberg

Analizama je utvrđeno da za to nije bila odgovorna struja,ved je jedna od elektroda bila od platine, a rastvor jesadržao i NH4+ i Cl- jone, pa su otpuštane male količineplatine koja je gradila kompleks sa amonijačnim ihloridnim ligandima.

To je bio oktaedarski PtCl4(NH3)2 kompleks platine (IV).Utvrđeno je da samo cis, a ne i trans izomer utiče na ovebakterije na ovaj način.

Kasnije je utvrđeno da kvadratno-planarni PtCl2(NH3)2

kompleks platine (II), tj. današnji cisplatin efikasnijedeluje.

Nedugo posle toga, došlo se na ideju da se ovajkompleks kao i na delije bakterija može primeniti ina delije tumora!

Cisplatin odobren od strane FDA (U.S. Food andDrug Administration) 19. decembra 1978 zalečenje raka testisa i jajnika.

U evropskim zemljama odobren je 1979. godine.

Mehanizam dejstva cisplatina Cisplatin zahvaljujudi svojoj

strukturi ima mogudnost dapokazuje antitumorno dejstvo.

Kada se pogledaju ligandikoordinovani za Pt u cisplatinu vidise da su hlodidni ligandi dobroodlazeće grupe, slabije vezani za Pt,dok su amonijačni ligandi jačevezani.

Ukratko, dejstvo cisplatina se zasniva na

tome da kada cisplatin uđe u ćeliju tumora

njegovi Cl- ligandi bivaju zamenjeni sa

H2O, a onda takav kompleks reaguje sa

azotnim bazama DNK, veže se za njih i

gradi specifične monofunkcionalne i

bifukcionalne adukte, pri čemu odlazi voda

sa Pt.

Konkretno, cisplatin se veže za guanin (G). Monofukcionalni adukt biodgovarao Pt(NH3)2G, a bifunkcionalni adukt Pt(NH3)2G2.

Mogude je formiranje i adukata koji sadrže adenin (A). Postojanjeovih adukata je osnova antitumornog dejstva cisplatina. Osim što oviadukti mogu sterno smetati pri procesu transkripcije DNK i na tajnačin ometaju normalno funkcionisanje delije tumora (ako nematranskripcije, nema ni biosinteze proteina u toj deliji), postojanjeovih adukata je okidač za niz događaja koji dovode do apotoze,programirane delijske smrti

Sve do sada opisano se može podeliti na tri faze :

(I ) ulazak cisplatina u deliju,

(II) aktivacija cisplatina

(III) procesiranje cisplatina u deliji

(vezivanje za azotne baze)

Prvobitno se mislilo da cisplatin ulazi udeliju tumora isključivo pasivnimtransportom tj. difuzijom (bududi da jeneutralan molekul)

Međutim, novija istraživanja sugerišuda cisplatin može ulaziti u deliju iaktivnim transportom, pomodu Ctr1pmembranskog proteina zaduženog zatransport bakra.

=> može se zaključiti da cisplatin ulazi udeliju na više načina istovremeno (ipasivnim i aktivnim transportom)

(I ) ulazak cisplatina u deliju

(II) aktivacija cisplatina

Po ulasku u deliju, cisplatin biva aktiviran - molekuli vodezamenjuju hloridne jone u koordinacionoj sferi platine

Pri tome zapravo nastaju više molekulskih i jonskih vrsta :

Sve to je u funkciji toga da se aktivirani oblik cisplatina zarobi u deliji

Zanimljivo istadi - iz ovoga vidi da sam molekul cisplatina kao takav ne deluje antitumorno, ved da su kompleksi koji nastaju u deliji iz njega ti koji naposletku uništavaju deliju tumora

(III) procesiranje cisplatina u deliji

Treda faza dejstva cisplatinaje vezivanje za DNK, odnosnokonkretno azotne baze uDNK

NMR istraživanja sugerišu dase pri građenju adukataplatinski kompleks vežekonkretno za N-7 atomguanina

Monofunkcionalni i bifunkcionalni adukti se mogu nagraditiunutar jednog lanca ili biti međulančani

Svaka delija poseduje mehanizme reparacije koji se zasnivajuna tome da oštedeni deo DNK lanca bude isečenodgovarajudim enzimom

=> na prvi pogled se čini da bi se delija tumora lako rešilaadukata reparacijom enzimskim isecanjem

Međutim, nagrađeni adukti čine da se tzv. High Mobility grupe(HMG) mnogih delijskih proteina vežu za njih i ŠTITE IH ODREPARACIJE ISECANJEM

Te High Mobility grupe su sačinjene od osamdesetakaminokiselina i vežu se za adukte u odnosu 1:1

Treba napomenuti i da cisplatin, osim sveganavedenog, izaziva i formiranje reaktivnihkiseoničnih vrsta (Reactive oxygen Species,ROS) u deliji tumora, što naravno šteti delijitumora i doprinosi izazivanju apotoze !

Rezistencija ćelije tumora na cisplatinPostoji više objašnjenja zašto i kako dolazi do rezistencije :

smanjena akumulacija i povedano izbacivanje cisplatina

vezivanje cisplatina pomodu tiolnih jedinjenja

pojačana reparacija DNK

Vremenom tokom uzimanja cisplatina, dešavaju sepromene u tumornim delijama i transportni protein višenede da unosi cisplatin

A dodatno, proteini za izlazak bakra iz delije, poput ATP7Ai ATP7B učestvuju u izbacivanju cisplatina iz delije tumora

smanjena akumulacija i povedano izbacivanje cisplatina

Tiolna jedinjenja u deliji, poput glutationa (GSH) imetalotioneina imaju visok afinitet za platinu (II) i zbog togase nagrađuju kompleksi poput GS-Pt ili Pt-Gs-Pt, a to ondasmanjuje količinu Pt kompleksa dostupnih da reaguju sa DNK ištete deliji tumora

Vezivanje platine i glutationa verovatno katalizuju Glutation STransferaze

Treba napomenuti da vezivanje cisplatina za tiolna jedinjenjarezultuje i povedanom izbacivanju cisplatina iz delije : GS-Ptkomplekse iz delije izbacuje odgovarajuda ATP zavisna pumpa

vezivanje cisplatina pomodu tiolnih jedinjenja

Rezistenciju na cisplatin može potstadi i povedanaekspresija gena za protein koji vrši isecanje platinskihadukata pri reparaciji DNK => time se izaziva pojačanareparacija DNK delije tumora => smanjuje secitotoksičnost cisplatina po delije tumora

pojačana reparacija DNK

Iz toga proizilazi da serezistencija na cisplatineventualno možesmanjiti inhibiranjemekspresije gena za tajreparacioni protein !

Analozi cisplatina

Odmah po početku uspešne primene cisplatina za lečenjeraznih tumora krenulo se u sintetisanje sličnih kompleksakoji bi trebali imati manje neželjenih efekata i veduefikasnost

Vedina tih analoga cisplatina se može opisati opštomformulom cis-[PtX2(NHR2)2], gde je X odlazeda grupa, a Rorganski ostatak

Pri dizajniranju novih antitumornih agenasa, analogacisplatina, od velike koristi je poznavanje načina nastankarezistencije delije tumora na cisplatin => KADA SE ZNAKAKO REZISTENCIJA NASTAJE, ONDA JE MOGUĆE SMISLITINAČIN KAKO JE PREVAZIĆI !!!

Treba nastojati da se dizajnirani analog cisplatina unosioralno, a ne intravenski kao cisplatin

cis-diamin(1,1 ciklobutandikarboksilato)platina(II)

Poznat još i kao Paraplatin ili Paraplatin-AQ

Karboplatin

• Prvi analog cisplatina koji jeglobalno odobren, marta 1989.godine

• Umesto dva hloridna liganda ucisplatinu, karboplatin sadržibidendatni ciklobutan-dikarboksilatni ligand

Karboplatin je manje reaktivan u odnosu na cisplatin zbog vedestabilnosti odlazede grupe => kao rezultat toga se sporije veže zaDNK

S druge strane, zbog manje reaktivnosti, karboplatin se dužezadržava u telu i duže deluje

Karboplatin je takav da se mora unositi količinski četiri puta višenego cisplatin, da se postigne ista efikasnost

Glavna prednost karboplatina nad cisplatinom je gotovoPOTPUNO ODSUSTVO NEFROTOKSIČNOSTI... i sporedni efektipoput mučnine i povradanja su znatno manji kod karboplatina

Glavna mana mu je IZAZIVANJE MIJELOSUPRESIJE, gde sekoličina krvnih delija i pločica proizvedenih u koštanoj sržidrastično smanjuje (nekad ta količina padne i na 10 % normalnekoličine)

Što se njegovog mehanizma dejstva tiče postoje dvapredložena mehanizma, odnosno dve hipoteze:

mehanizam dejstva poput cisplatina

mehanizam dejstva drugačiji od cisplatina

Hipoteza da karboplatin deluje po mehanizmu dejstva pokom deluje i cisplatin je logična pretpostavka kada seuzme u obzir njihova strukturna sličnost. Jedina razlika jeu tome šta je odlazeda grupa pri aktivaciji

Drugi predloženi mehanizam pretpostavlja da se karboplatinbiološki aktivira i da se oslobađaju aktivne Pt2+ vrste... npr.mogude je da nakon unosa karboplatina njega aktivira nekibiološki agens

Karbonatni pufer je prisutan u krvi => karboplatin možereagovati sa karbonatom i tako se aktivirati

Tredi globalno odobreniantitumorni agens zasnovan naplatini. Odobrenje FDA stekao je2002. godine, mada je uFrancuskoj odobren još 1996.godine

Oksaliplatin

• Oksaliplatin je kvadratno-planarni Pt(II) kompleks koji umestodva monodendatna hloridna liganda kod cisplatina imabidendatni oksalatni ligand, ali takođe umesto dva amonijačnaliganda kod cisplatina ima bidendatni 1,2-diaminocikloheksan

• Poznat još i kao Eloxatin

Glavna prednost oksaliplatina nad cisplatinom ikarboplatinom je njegova delotvornost na tumorima kojisu otporni na cisplatin i karboplatin, poput raka debelogcreva : za lečenje raka debelog creva se često koristi ukombinaciji sa folnom kiselinom i fluorouracilom,poznatoj kao FOLFOX

Delotvornost oksaliplatina kod tumora rezistentnih nacisplatin i karboplatin potiče od činjenice da oksaliplatinima drugačiji mehanizam dejstva i drugačiji mehanizamrazvijanja rezistencije

Poznat i kao bis-(acetat)-amindihloro-(cikloheksilamin)platina(IV) ili pod oznakomJM216

Prvi analog cisplatina koji seunosi oralno, a ne intravenski

Još uvek nije odobren odstrane FDA. U drugoj je fazikliničkih ispitivanja. Ispituje seza rak prostate.

Satraplatin

Kompleks cis-dihloroamin(2-metilpiridin)platina(II), poznat i podoznakom ZD0473 je osmišljen da prevarimehanizam rezistencije na cisplatinZahvaljujudi svojoj strukturi on je u stanjuda STERNO OMETA VEZIVANJE ZAGLUTATION I DRUGA TIOLNA JEDINJENJA=> time ometa i detoksifikaciju delijetumora, a u isto vreme zadržava osobinuda gradi adukte sa DNK i time citotoksičnodeluje po delije tumora

Još jedna prednost ovog kompleksa jemogudnost oralnog unosa. Ovaj lek jeušao u prvu fazu kliničkih ispitivanja, alijoš uvek čeka odobrenje

ZD0473

Dicikloplatin (DCP) se sastoji odkarboplatina koji za sebe imavodonično vezani ciklobutan-dikarboksilatni ligand

Više je rastvoran i stabilniji je odkarboplatina

Nalazi se u prvoj fazi kliničkihispitivanja

Među neželjenim efektima priispitivanjima se našla itrombocitopenija tj. smanjenjebroja trombocita u krvi. Zabeleženje i povedan nivo enzima jetre

Dicikloplatin

Novi koncepti U poslednje vreme postoji puno istraživanja koja se bave

poboljšavanjem antitumornog dejstva leka uzimanjem uobzir dostavljanja leka do njegove mete

Ideja je da se lek spakuje u nanočestice, nosače veličine100-150 nm koje ga odvode do mete => time se povedavai selektivnost prema delijama tumora

Ovako se postiže da su nanočestice, a ne slobodan Ptkompleks, te koje ulaze u deliju tumora aktivnim ipasivnim transportom

Nanočestice uključuju :

SWNT( Single-walled carbon nanotubes)

PN (polimerne nanočestice)

DNK-Au nanočestice (nanočestice zlata funkcionalizovane oligonukleotidima)

Razvijene su i lipidne nanočestice

SWNT (Single-walled carbon nanotubes)imaju veliki potencijal za povedanjeuspešnosti leka jer mogu da se prolaze krozdelijske membrane pomodu endocitozeposredovane receptorom

Antitumorni agens se može vrlo lako zanjih vezati funkcionalnom modifikacijomnjihove površine

Antitumorni agensi koji se vežu zaugljenične nanocevi su kompleksi platine(IV), a ne platine (II). Platina (IV)omogudava uvođenje aksijalnih liganadapreko kojih se može izvršiti vezivanje zananocev

SWNT

Polimerne nanočestice takođe mogu služiti kao nosači zaantitumorne agense.

Mogu sadržati peptidne lance, antitela ili nukleinske aptamerena svojoj površini što rezultuje spobnošdu ciljanog dostavljanja

Npr. delije raka prostate su otporne na cisplatin. Međutim, akose koriste polimerne nanočestice kao nosači i ako se ciljaodređeni antigen na membrani delije raka prostate koristediodgovarajudi aptamer mogude je dostaviti lek. Kao polimernananočestica se može koristiti poli(D,L-mlečna-ko-glukonskakiselina)-poli(etilenglikol) tj . PLGA-PEG. Platinski antitumornikompleks koji se dostavlja je Pt(IV) oktaedarski analogcisplatina, tj ima dva hloridna i dva amonijačna liganda vezanaza prva četiri koordinaciona mesta, ali i još dva koordinacionamesta za koja je aksijalno vezan polimer koji čini nanočesticu

Polimerne nanočestice

Za nanočesticu zlata mogu bitivezani tiolizovani oligonukleotidi.Pt(IV) analog cisplatina može bititakav da se jedan od liganda možeamidno vezati za DNK-Aunanočesticu funkcionalizovanuNH2 grupom

Nanočestice zlata funkcionalizovane oligonukleotidima

• DNK-Au nanočestice nosedi lek ulaze u deliju endocitozom.Nakon ulaska u deliju, nagrađuju se cisplatin-DNK adukti

Lipoplatin je antitumorni lek koji se sastoji od cisplatinaspakovanog u lipidnu nanočesticu prosečnog prečika 110nm

Koristi se u kombinaciji sa drugim lekovima za neke vrsteraka pluda

Lipidne nanočestice

Zaključak Slučajno otkride antitumornog dejstva cisplatina je pokrenulo

upotrebu metalnih kompleksa pri lečenju tumora

Osim analoga cisplatina, zasnovanih na platini, istražuju se ikompleksi drugih metala poput galijuma i germanijuma za istusvrhu

Istraživanja u potrazi za idealnim antitumornim agensom savelikom efikasnošdu i bez neželjenih efekata se nastavljaju.Značajan napredak je postignut pri izbegavanju mehanizamarezistencije na lek. Korak napred čini i korišdenje nanočestičnihnosača leka

Uprkos brojnim neželjenim efektima, za nekevrste tumora platinski kompleksi su glavnaterapija, a za neke se koriste u kombinaciji sadrugim lekovima

Bez obzira na mnoštvo ideja i novih strategija,potreba za detaljnim testiranjem leka preglobalnog odobrenja je učinila da su trenutnosamo tri antitumorna agensa zasnovana naplatini globalno odobrena