Avaliação "in vitro" e "in vivo" do potencial antimalárico da Epirrubicina

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Ferreira, Letícia Tiburcio, 1994-
Data de Publicação: 2019
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1641195
Resumo: Orientador: Fabio Trindade Maranhão Costa
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spelling Avaliação "in vitro" e "in vivo" do potencial antimalárico da Epirrubicina"In vitro" and "in vivo" evaluation of the antimalarial potential of EpirubicinQuimiogenômicaReposicionamento de medicamentosEpirubicinaMaláriaAntimaláricosChemogenomicsDrug repurposingEpirubicinMalariaAntimalarialsOrientador: Fabio Trindade Maranhão CostaDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de BiologiaResumo: Causada por protozoários do gênero "Plasmodium", a malária é uma das principais parasitoses da história, alcançando mais de 200 milhões de novos casos por ano. Apesar de avanços globais significativos no controle da doença, a presença de cepas de parasitos menos suscetíveis aos medicamentos disponíveis é recorrentemente observada para diferentes espécies de "Plasmodium". Frente aos desafios encontrados pela indústria farmacêutica de desenvolvimento de novos fármacos, o reposicionamento de fármacos aparece como uma nova estratégia com riscos reduzidos para a busca por antimaláricos. Estratégias quimiogenômicas in silico conduzidas previamente identificaram, com base na semelhança de alvos e ligantes, a Epirrubicina como potencial candidato ao reposicionamento como fármaco antimalárico. A Epirrubicina, originalmente desenvolvida para tratamento do câncer, é uma antraciclina aprovada pela FDA. O presente projeto buscou validar a ação antimalárica da Epirrubicina. A validação experimental iniciou-se com ensaios fluorimétricos in vitro (SybrGreen) utilizando cepas de "P. falciparum" sensíveis à cloroquina (3D7) e multi-resistente (W2 e Dd2). A Epirrubicina apresentou atividade antiplasmodial "in vitro" em escala nanomolar (EC50 = 110,7, 68,9 e 99,5 nM respectivamente). Ensaios de viabilildade celular em linhagens de células mamíferas (redução de MTT) mostraram que o composto apresenta baixa toxicidade (linhagens COS-7 e CHO, CC50 = 5,48 e 4,45µM respectivamente), com índices de seletividade de 49,4 e 40,1. Ensaios de maturação de esquizontes identificou o potencial da Epirrubicina de inibir isolados de "P. vivax" com tanta potência quanto a cloroquina. Foi também avaliada a capacidade do fármaco de bloquear a transmissão do parasito utilizando uma linhagem de P. berghei modificada (expressão de luciferase sob promotor específico de oocineto). A Epirrubicina inibiu cerca de 80% da formação de oocinetos a 1 µM (EC50 = 0,39 µM). Ainda, ensaios de alimentação de mosquitos em sangue de pacientes infectados por P. vivax por meio de membrana mimetizando a pele corroboraram o potencial de bloqueio de transmissão demonstrando que mosquitos A. aquasalis apresentaram significativamente menos oocitos em seu intestino médio pós-repasto sanguíneo em amostras tratadas com Epirrubicina. Ainda, a atividade esquizonticida do composto foi avaliada "in vivo" em camundongos C57BL/6JUnib infectados com "P. yoelii" 17XNL, tratados com 6 mg/kg de Epirrubicina por 4 dias. Este regime inibiu aproximadamente 90% da parasitemia até o último dia de tratamento, mantendo a inibição acima de 60% até o sexto dia pós-infecção. Finalmente, utilizando ferramentas de biologia sintética, particularmente uma triagem em biblioteca de leveduras mutantes heterozigotas, foram levantados outros possíveis alvos e vias moleculares afetados pela Epirrubicina além do inicialmente predito, uma girase do apicoplasto. Assim, os resultados não apenas mostram que a Epirrubicina apresenta relevante atividade antiplasmodial contra diferentes cepas do parasito – incluindo resistentes, mas também validam a estratégia de reposicionamento como uma opção adequada e consistente para a descoberta de fármacosAbstract: Caused by protozoan of the genus "Plasmodium", malaria is one of the most important parasitic diseases in history, reaching more than 200 million new cases every year. Besides significant global advances in disease control, the presence of parasites strains less susceptible to the drugs available is recurrently observed for different "Plasmodium" species. Facing the challenges met by the pharmaceutical industry towards drug development, drug repositioning rises as as a new strategy with reduced risks on the search for antimalarial drugs. In silico chemogenomic approaches previously conducted have identified, based on ligand and target similarity, Epirubicin as a candidate for repositioning as an antimalarial drug. Epirubicin, originally developed to treat cancer, is an anthracyclin approved by the FDA. The present study aimed to validate Epirubicin’s antimalarial activity. Experimental validation started with in vitro fluorimetric assays (SybrGreen) using chloroquine-sensitive (3D7) and multi-resistant (W2 and Dd2) "P. falciparum" strains. Epirubicin demonstrated antiplasmodial activity "in vitro" in nanomolar range (EC50 = 110.7, 68.9 and 99.5 nM, respectively). Cell viability assays in mammalian cell lines (MTT reduction) showed that Epirubicin presents low toxicity (COS-7 and CHO cell lines, CC50 = 5.48 and 4.45µM, respectively), with selectivity indexes of 49.4 and 40.1. Schizont maturation assays identified Epirubicin’s potential to inhibit "P. vivax" isolates with as much potency as chloroquine. We also evaluated the drug’s potential to block parasite transmission using a modified P. berghei line (luciferase expression under specific ookinete promoter). Epirubicin inhibited around 80% of ookinete formation at 1 µM (EC50 = 0.39 µM). Also,mosquito feeding assays in "P. vivax" infected blood by a membrane mimicking skin corroborated Epirubicin’s transmission blocking potential by demonstrating that A. aquasalis mosquitoes had significantly less oocysts found in their midgut after taking a blood meal on an Epirubicin-treated sample. In addition, schizonticidal activity of Epirubicin was evaluated "in vivo" in C57BL/6JUnib mice infected with "P. yoelii" 17XNL, treated with 6 mg/kg of Epirubicin for 4 days. This regimen inhibited approximately 90% of mice parasitemia until the last day of treatment, keeping this inhibition above 60% until the sixth day post-infection. Finally, using synthetic biology, particularly a library screening of heterozygous mutant yeast strains, other possible molecular targets and pathways affected by Epirubicin were introduced beyond the one predicted at first, a gyrase in the apicoplast. Therefore, the results obtained not only show that Epirubicin presents relevant antiplasmodial activity against several parasite strains - including chemorresistant ones, but also validates the drug repurposing strategy as a consistent and suitable option in drug discoveryMestradoImunologiaMestra em Genética e Biologia MolecularCAPES001FAPESP2017/02031-1CNPQ132980/2071-7[s.n.]Costa, Fabio Trindade Maranhão, 1972-Miguel, Danilo CicconeAguiar, Anna Caroline CamposUniversidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Instituto de BiologiaPrograma de Pós-Graduação em Genética e Biologia MolecularUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASFerreira, Letícia Tiburcio, 1994-20192019-02-22T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdf1 recurso online (115 p.) : il., digital, arquivo PDF.https://hdl.handle.net/20.500.12733/1641195FERREIRA, Letícia Tiburcio. Avaliação "in vitro" e "in vivo" do potencial antimalárico da Epirrubicina. 2019. 1 recurso online (115 p.) Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1641195. Acesso em: 3 set. 2024.https://repositorio.unicamp.br/acervo/detalhe/1162431Requisitos do sistema: Software para leitura de arquivo em PDFporreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instname:Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instacron:UNICAMPinfo:eu-repo/semantics/openAccess2022-05-20T17:33:18Zoai::1162431Biblioteca Digital de Teses e DissertaçõesPUBhttp://repositorio.unicamp.br/oai/tese/oai.aspsbubd@unicamp.bropendoar:2022-05-20T17:33:18Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)false
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