Agenti alchilanti

Agenti
Alchilanti
MOSTARDE AZOTATE
Il primo farmaco anti-tumorale approvato è stata la
mostarda azotata (o mecloretamina), attiva contro i
linfomi
CH2CH2Cl
H 3C
N
CH2CH2Cl
Mecloretamina
(approvazione FDA 1949)
http://ctep.info.nih.gov/handbook/HandBookText/fda_agen.htm#Alkylating_Agents
SOSTITUZIONI NUCLEOFILE
SN1: RX
SN2: RX + Y-
R++X-
Y-
[Y….R….X]
RY + X-
X- + RY
Meccanismo d’azione degli
agenti alchilanti
X-linking with
second guanine
abnormal base pair
with thymine
depurination
ring cleavage
ANTITUMOR ALKYLATING MUSTARDS:
Bifunctional Covalently Bonded Cross-Links
Antitumor
Alkylating
Agent
Crosslink
Teicher, in Cancer: Principles and Practice of Oncology DeVita Jr., et al. Vol. 1, 5th ed. (1997)
ATTIVAZIONE/DEGRADAZIONE METABOLICA
DEGLI AGENTI ALCHILANTI
ATTIVAZIONE/DEGRADAZIONE METABOLICA
DEGLI AGENTI ALCHILANTI
ATTIVAZIONE/DEGRADAZIONE METABOLICA
DEGLI AGENTI ALCHILANTI
NITROSOUREE
ATTIVAZIONE/DEGRADAZIONE DEGLI
AGENTI ALCHILANTI
SOMMINISTRAZIONE LOCALE DI BCNU
MECCANISMI DI RESISTENZA AGLI
AGENTI ALCHILANTI
•  dell’accumulo intracellulare
MECCANISMI DI UPTAKE DELLE MOSTARDE AZOTATE
COLINA
FENILALANINA
MECLORETAMINA
MECCANISMI DI RESISTENZA AGLI
AGENTI ALCHILANTI
•  dell’accumulo intracellulare
•  dei livelli di glutatione e di attività GST
COOH
O
H
O
H - C - CH2 - CH2 - C - NH - C - C - NH - CH2
COOH
CH2
NH2
SH
GLUTATHIONE, GSH
(- GLUTAMYL CYSTEINYL-GLYCINE)
BIOSINTESI DEL GSH
COOH
COOH
O
H - C - CH2 - CH2 - C - OH
NH2
H - C - CH2 - CH2 - SH
NH2
GLUTAMATE
CYSTEINE
- GLUTAMYLCYSTEINE
SYNTHETASE
COOH
O
H O
COOH
H-C-H
H - C - CH2 - CH2 - C - NH- C - C - OH
CH2
NH2
- GLUTAMYLCYSTEINE
NH2
SH
GLYCINE
GLUTATHIONE
SYNTHETASE
COOH
O
H O
O
H - C - CH2 - CH2 - C - NH-C - C - NH - CH2 - C - OH
NH2
CH2
SH
GLUTATHIONE
(- GLUTAMYL CYSTEINYL-GLYCINE)
- (CH2)3 CH3
CH3
INIBITORE SELETTIVO
GLUTAMINA SINTETASI
CH3 CH2 -
O = S = NH
H-C-H
BUTIONINA
SULFOXIMINA (BSO)
INIBITORE SELETTIVO GCS
H-C-H
H - C - NH3+
COOMETIONINA
SULFOXIMINA
INTERVENTI VOLTI A MODULARE IL SISTEMA
GSH/GST
Uso
Uso
Uso
Uso
di
di
di
di
inibitori della sintesi di GSH
inibitori di enzimi detossificanti GSH-dipendenti
precursori del GSH a fini citoprotettivi
composti tiolici diversi da GSH a fini citoprotettivi
MECCANISMI DI RESISTENZA AGLI
AGENTI ALCHILANTI
•  dell’accumulo intracellulare
•  dei livelli di glutatione e di attività GST
• Alterazioni dell’efficienza dei sistemi di
riparazione del DNA:
 dell’attività di nucleotide excision repair
 dell’attività di riparazione diretta
DERIVATI TRIAZENICI
LESIONI INDOTTE DALLA TEMOZOLOMIDE
N7-MG
67%
N1-MA
15%
N3-MA
10%
N3-MC
0%
O6-MG
8%
MECCANISMI DI RESISTENZA ALLA
TEMOZOLOMIDE
• Alterazioni dell’efficienza dei sistemi di
riparazione del DNA:




dell’attività
dell’attività
dell’attività
dell’attività
di
di
di
di
riparazione diretta (MGMT)
nucleotide excision repair
mismatch repair
base excision repair
Derivati del platino
La scoperta del cisplatino
1961 – Michigan State University
Barnett Rosenberg
mitosi
Campo elettrico
L’esperimento di Rosenberg
V
Anodo
di Pt
batteri
catodo
di Pt
medium
Rosenberg’s electrolysis experiment
Che cosa ha causato l’arresto della divisione cellulare?
Il terreno di coltura per le cellule conteneva NH4Cl
All’anodo si verificava l’ossidazione of 2Cl- a Cl2
Cl2 ossidava l’elettrodo di Pt dando luogo a PtCl62Cl
Cl
Cl
Cl
Pt
Cl
Cl
PtCl62- reagiva fotochimicamente con NH4+ dando luogo a
Cl
Cl
H3N
Pt
H3N
Cl
Cl
Verifica dell’ipotesi
Molti complessi Pt(IV) and Pt(II) con ligandi aminici e cloruro
sono stati preparati e aggiunti al medium di coltura di E. Coli.
H3N
Cl
Cl
Pt
H3N
H3N
H3N
Pt
Cl
H3N
NH3
H3N
H3N
Pt
Cl
H3N
Pt
+
Cl
H3N
Cl
-
H3N
Cl
Cl
Pt
Pt
Cl
Cl
NH3
Cl
Cl
Pt
Cl
Cl
Cl
Cl
Cl
Pt
H3N
NH3
-
Cl
Cl
Cl
H3N
+
Cl
Cl
Cl
Cl
NH3
Il composto più efficiente nell’arrestare la replicazione cellulare
era il cis-diamminodicloroplatino(II) [cis-DDP]
Chimica del cisplatino in soluzione acquosa
Cl
H3N Pt Cl
NH3
Cl
OH2
H3N Pt OH2
NH3
H3N Pt OH2
NH3
reattivo nella cellua
major groove
major groove
Cl
H3N Pt OH2
NH3
+
major groove
G
Cl
G
G
H3N Pt
G
NH3
H 3N
H3N
G
Pt
G
Addotti del cisplatino con il DNA
Meccanismo d’azione del cisplatino
major
groove
cisplatino
NER
DNA
H3N
Pt
H3N
Addotto platino-DNA
shielding
Le proteine HMG1 proteggono
gli addotti platino-DNA nei
confronti degli enzimi del
sistema di Nucleotide Excision
Repair (NER)
HMG1
Meccanismo d’azione del cisplatino
major
groove
cisplatino
NER
DNA
H3N
Pt
HMG1
H3N
Addotto platino-DNA
shielding
Le proteine HMG1 proteggono
gli addotti platino-DNA nei
confronti degli enzimi del
sistema di Nucleotide Excision
Repair (NER)
decoy
Le proteine HMG1, che
spesso sono fattori di
trascrizione, vengono
distolte dalle loro normali
funzioni
INTERAZIONI DEL CISPLATINO
Materiali usati per la somministrazione parenterale
Superficie contenenti alluminio
Soluzione salina fisiologica
Composti non citotossici che ne alterano l’indice
terapeutico
GSH, metallotioneine; proteine plasmatiche e
cellulari
Tiosolfato
Fosforotioati
Amifostina (WR2721)
Dietilditiocarbammato (DDTC)
dipiridamolo
Interazioni sinergiche con altri agenti antitumorali
EFFETTI TOSSICI DEL cis-PLATINO
• nausea/vomito
• nefrotossicità
• neurotossicità
• ototossicità
• mielosoppressione, anemia
• leucemie secondarie
• effetti cardiotossici
TARGETING ATTIVO E PASSIVO
ESPRESSIONE DI MRP2 IN TUMORI OVARICI
MECCANISMI DI RESISTENZA
AL cis-PLATINO
•  dell’accumulo intracellulare
•  dei livelli di glutatione e di attività GST
• Alterazioni dell’efficienza dei sistemi di
riparazione del DNA:
 dell’attività di nucleotide excision repair
 dell’attività di mismatch repair
 dell’attività di bypass replicativo
PROPRIETÀ CHIMICHE CHE GOVERNANO L’ATTIVITÀ
CLINICA DEI COMPLESSI DEL PLATINO
carrier ligands
leaving groups
1. Configurazione
2. Stato di ossidazione
3. Natura dei gruppi uscenti (leaving groups)
4. Natura dei carrier ligands
PRINCIPALI DERIVATI DEL PLATINO
CARBOPLATINO
OXALIPLATINO
rispetto al cisplatino




uguale spettro d’azione
minore attività
minore nefro- e neurotossicità
resistenza crociata




spettro d’azione più ampio
attività 
diverso spettro di tossicità
mancanza di resistenza crociata
in tumori MMR-
BBR3464
BBR3464: DNA-Drug Adducts
1,4-Interstrand
1,5-Intrastrand
1,6-Interstrand
BLEOMICINA
Attivazione intracellulare della BLEOMICINA
EFFETTI TOSSICI DELLA BLEOMICINA
• tossicità polmonare
• tossicità cutanea