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Title: Integração de diferentes abordagens para a avaliação de atividade antiparasitária, propriedades ADMET e alvos celulares de novas Arilimidamidas sobre Trypanosoma cruzi
Advisor: Soeiro, Maria de Nazaré Correia
Members of the board: Pereira, Mirian Claudia de Souza
Bahia, Maria Terezinha
Santos, Eduardo Caio Torres dos
Moreira, Otacilio da Cruz
Felzenszwalb, Israel
Authors: Santos, Camila Cardoso
Affilliation: Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Abstract: A fim de contribuir para identificação de novas alternativas para o tratamento da silenciosa e progressiva doença de Chagas (DC), na presente dissertação a atividade in silico, in vitro e in vivo de cinco novas arilimidamidas (AIAs) foi realizada. Filtros computacionais de falso-positivos classificaram as AIAS 2EVK008, 27SMB078, 28SMB032, 31DAP069, 36DAP015 como compostos não formadores de PAINS, além de um painel farmacocinético favorável. As triagens com células in vitro mostraram que a maioria dos compostos exibiu atividade promissora contra formas tripomastigotas sanguíneas (cepa Y \2013 DTU II) e sobre formas intracelulares (cepa tulahuen \2013 DTU VI), com EC50 variando entre 0,3-10,5 \03BCM e 0,5-7,8 \03BCM respectivamente. A terapia combinada de benznidazol (Bz) e 28SMB032, usando uma metodologia de proporções fixas, foi indicativa de ausência de interação. A atividade tripanocida foi posteriormente validada usando culturas de células cardíacas como células hospedeiras e formas intracelulares da cepa Y e verificou-se que 28SMB032 apresentou efeito semelhante ao Bz (cerca de 1.5 \03BCM) além de alta seletividade (IS = 191), encorajando-nos a dar continuidade com este composto nos ensaios in vivo. Infelizmente o 28SMB032 foi muito tóxico para os modelos murinos de infecção aguda por T. cruzi, provocando > 83% de mortalidade em curto período pós-tratamento, provavelmente devido à insuficiência renal aguda. No estudo em questão, a predição computacional de alvos in silico usando target fishing e abordagens ultraestruturais foram combinadas para explorar os componentes celulares de formas tripomastigotas sanguíneas de T. cruzi tratados por AIAs previamente selecionadas nos estudos in vitro. A análise ultraestrutural demonstrou que, embora a análise computacional tenha predito o DNA como alvo principal das AIAs estudadas, não foram observadas alterações significativas no material genético do núcleo e mitocôndria (kDNA) do parasito tratado. Os danos celulares mais frequentes detectados pela microscopia eletrônica de transmissão foram distorção de Golgi, distensão da membrana plasmática e do envelope nuclear além da presença de grande número de membranas concêntricas e figuras de mielina, de perfis de retículo endoplasmático envolvendo componentes citoplasmáticos sugestivos de morte celular por autofagia. Esta tradução ineficaz entre os resultados in vitro, in silico e in vivo reforça a importância de se explorar diferentes abordagens durante os estudos pré-clínicos, a fim de contribuir para a descoberta de fármacos para o tratamento da DC.
Abstract: Aiming to contribute for identifying novel therapeutic alternatives to treat the silent and progressive pathology Chagas disease (CD), five novel arylimidamides (AIAs) were assayed using different tools including in vitro, in silico and in vivo approaches. The computational analysis predicted the AIAS 2EVK008, 27SMB078, 28SMB032, 31DAP069, 36DAP015 as no PAINS aggregators and the overall pharmacokinetic landscape favorable to all of them. In vitro whole cell based screenings showed that most compounds exhibited promising activity against bloodstream trypomastigotes (BT \2013 Y strain \2013 DTU II) and intracellular forms (\03B2-gal tulahuen strain, DTU VI), with EC50 ranging 0.3-10.5 \03BCM, and 0.5-7.8 \03BCM respectively. Combined therapy of benznidazole (Bz) plus 28SMB032 using a fixed-ratio methodology was indicative of no interaction. The biological trypanocidal activity was next validated using cardiac cell cultures as hosts and intracellular forms from Y strain and found that 28SMB032 presented similar effect as Bz (about 1.5 \03BCM) besides high selectivity (SI= 191), encouraging us to go further with this compound in vivo. Unfortunately, 28SMB032 was very toxic to the mouse models of T. cruzi acute infection, leading to >83 % mortality in a short period of compound administration probably due to acute renal impairment Presently, computational target prediction using in silico target fishing and ultrastructural approach were combined in order to explore the cellular components of bloodstream trypomastigotes of T. cruzi affected by trypanocidal AIAs previously screened in in vitro studies. Our findings demonstrated that although computational analysis predicted DNA as main parasite target of the studied AIAs, no major alterations could be noticed on nuclei and mitochondrial (kDNA) nucleic acid elements of the treated parasite by ultrastructural analysis. The most frequent and intense earlier cellular damage detected by transmission electron microscopy were distortion of Golgi apparatus, distension of plasma membrane and nuclear envelope besides the presence of large number of concentric membranes and myelin figures, in addition to endoplasmic reticulum profiles surrounding cytoplasmic components that are indicative of autophagy cell death. This mistranslation between in vitro, in silico and in vivo results strengths the importance of exploring different approaches during pre-clinical studies in order to contribute for drug discovery on CD therapy.
keywords: Doença de Chagas
Quimioterapia
Amidinas
DeCS: Doença de Chagas
Amidinas
Quimioterapia
Issue Date: 2016
Citation: SANTOS, Camila Cardoso. Integração de diferentes abordagens para a avaliação de atividade antiparasitária, propriedades ADMET e alvos celulares de novas Arilimidamidas sobre Trypanosoma cruzi. 2016. 74f. Dissertação (Mestrado em Biologia Parasitária) - Fundação Oswaldo Cruz, Instituto Oswaldo Cruz, Rio de Janeiro, RJ, 2016.
Date of defense: 2016
Place of defense: Rio de Janeiro/RJ
Department: Pós-Graduação em Biologia Parasitária
Defense institution: Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz
Program: Programa de Pós-Graduação em Biologia Parasitária
Copyright: restricted access
Appears in Collections:IOC - PGBP - Dissertações de Mestrado

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