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Projeto de investigação
PRECISION ONCOLOGY BY INNOVATIVE THERAPIES AND TECHNOLOGIES
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Cyclopentenones: synthesis and biological evaluation in human cancer cells
Publication . Andrade, Késsia Hapuque Santos de; Afonso, Carlos; Gomes, Rafael
Cyclopentenones (CPs) are cyclic ketones whose structure consists of an α, β-unsaturated carbonyl group attached to a membered ring. Many compounds which contain the cyclopentenone ring are biologically active, for example prostaglandins which have antiviral, anti-inflammatory, antifungal, apoptotic and antitumor properties
It has been shown that most of these properties are due to the Michael acceptor character of the α, β-unsaturated carbonyl, group which can react with various nucleophiles. An example is the reaction with Glutathione, which acts on detoxification mechanisms, contributing positively to combat resistance to antitumor drugs. However, this reactivity of these Michael acceptors makes them promiscuous to unwanted reactions with macromolecules critical to cells.
Based on this promiscuity, our goal was to synthesize a small library of compounds with poor Michael acceptor character and which have cytotoxicity in tumour cells of rectal colon, breast and lung. Thus, we prepared different substituted CPs in positions 2 and 4, basing our reactions on methods already described, including by our group.
From these synthesized CPs, 2-hydroxy-4-substituted CPs (with lower Michael acceptor character) showed considerable cytotoxic activity, while the others, showed no sufficiently cytotoxicity. The CP with a very good Michael acceptor character formed adducts with Glutathione in stability assays, while the 2-morpholine-4-substituted CPs (with lower Michael acceptor character) showed no formation of adducts with Glutathione.
Although the work is still in progress we can infer that CPs can act by a mechanism of action different from those known by alkylation to the α, β-unsaturated carbonyl group, and this is a great advance in the field of medicinal chemistry for the discovery of new drugs with better cancer performance and fewer side effects.
Tauroursodeoxycholic Acid Drives Mitochondrial Bioenergetics Toward Neural Stem Cell Proliferation
Publication . Fernandes, Marta Sofia Barbosa; Solá, Susana; Rodrigues, Cecília
Neurogenesis occurs throughout life in discrete areas of the adult mammalian brain. Unfortunately, there is a lack of effective regeneration during aging or after injury. Therefore, life-long potentiation of endogenous neurogenesis represents a major issue. Curiously, proliferation and differentiation potential of neural stem cells (NSCs) were recently shown to be highly dependent on mitochondrial bioenergetics and fatty acid (FA) lipogenesis.
Furthermore, tauroursodeoxycholic acid (TUDCA), an endogenous neuroprotective bile acid, considered a regulator of energy metabolism and an inhibitor of early differentiation-associated apoptosis events in NSCs, stimulates proliferation and neuronal conversion of these cells.
We aimed to clarify the impact of TUDCA on the mitochondrial proteome in self-renewing or differentiating mouse NSCs, using liquid chromatography coupled with mass spectrometry (LC-MS) based detection of differential proteomics. Validation of mitochondrial proteomic analysis by Western blot in two different NSC lines revealed that TUDCA significantly decreases the mitochondrial levels of long-chain acyl-CoA dehydrogenase (LCAD) protein upon differentiation, an enzyme crucial for β-oxidation of long-chain FAs. Further, nuclear levels of sterol regulatory element-binding protein (SREBP-1), a major transcription factor of lipid biosynthesis, were also found significantly increased, as the levels of palmitic and stearic FAs raise up. Interestingly, mitochondrial levels of pyruvate dehydrogenase E1-α (PDHE1-α), an enzymatic subunit belonging to glucose metabolism, were also markedly enhanced by TUDCA. Of note, TUDCA promoted mitochondria-nucleus translocation of PDHE1-α. Therefore, the proliferative role of this bile acid may rely, in part, in increasing the pool of mitochondrial and/or nuclear acetyl-CoA to assure NSC cycle progression. Finally, LCAD, SREBP-1, and PDHE1-α expression profiles were also assessed during early stages of neural differentiation bringing novel insights to NSC metabolic choices throughout differentiation.
Altogether, our results unravel the metabolic impact of TUDCA in controlling NSC fate, demonstrating that this bile acid not only induces mitochondrial advantageous conditions but also metabolic plasticity.
Biological and surgical determinants in the treatment of rectal cancer
Publication . Ourô, Susana Margarida Rodrigues; Maio, Rui; Rodrigues, Cecília; Braga, Sofia
RESUMO: O cancro do recto é uma doença muito complexa que tem vindo a aumentar nas idades mais
jovens com um enorme impacto na qualidade de vida. Esta é uma patologia extremamente heterogénea no
que concerne ao seu comportamento, dependente de vários factores que determinam não só o seu curso
mas a resposta à terapêutica.
Nas últimas décadas progressos significativos têm sido feitos na abordagem do cancro do recto
devido a um melhor conhecimento da fisiopatologia da doença, conduzindo ao aparecimento de novas
opções de tratamento. De forma síncrona com uma evolução técnica, o conceito terapêutico também se
alterou, mudando de uma perspectiva exclusivamente focada nos outcomes oncológicos para um modelo
com preocupações relacionadas com os resultados funcionais e a qualidade de vida. O ênfase passou
também a residir na minimização dos efeitos deletérios do tratamento. Esta é a interrogação na base deste
trabalho: é possível encontrar determinantes biológicos e cirúrgicos do tratamento do cancro do
recto por forma a diminuir a morbilidade associada à terapêutica mas obtendo igualmente os
resultados pretendidos?
Existem vários factores biológicos que influenciam os resultados terapêuticos do cancro do recto
mas verifica-se, igualmente, um inquestionável impacto da opção cirúrgica selecionada. Sendo a nossa
meta a obtenção dos melhores resultados com a menor morbilidade, é necessário procurar estes
determinantes biológicos e cirúrgicos do tratamento óptimo.
O objectivo deste projeto é analisar possíveis determinantes da terapêutica do cancro do recto.
São colocadas as seguintes questões: 1) poderemos optimizar a seleção dos doentes para
quimioradioterapia neoadjuvante através da identificação de marcadores moleculares de resposta?, 2)
poderemos melhor selecionar a técnica cirúrgica nomeadamente com a excisão total do mesorecto via
transanal ou a excisão local em casos específicos? e 3) será possível uma melhor escolha dos doentes
para ileostomia derivativa através da identificação de factores preditivos de morbilidade associada a este
estoma?
A terapêutica neoadjuvante é atualmente administrada aos doentes com adenocarcinoma
localmente avançado do recto, maioritariamente com boa resposta tumoral. Contudo, cerca de um terço
dos doentes submetidos a quimioradioterapia não beneficiam deste tratamento, têm risco acrescido de
progressão de doença durante o mesmo bem como de toxicidade desnecessária. Até hoje, não foram
ainda validados quaisquer marcadores preditivos de resposta à quimioradioterapia que possam ajudar na
seleção dos doentes para esta terapêutica. Tendo em conta o seu papel na oncogénese do cancro do recto
bem como o seu envolvimento na resposta ao tratamento médico, colocámos a hipótese de os microRNAs
em particular microRNA-16, microRNA-21, microRNA-135b, microRNA-145 e o microRNA-335 poderem
ser biomarcadores de resposta à quimioradioterapia, predizendo os bons e os maus respondedores. Foi
encontrada uma associação estatisticamente significativa entre a sobre-expressão de microRNA-21 no
tecido tumoral pré- quimioradioterapia e pior resposta à mesma. Os nossos resultados sugerem a possibilidade do microRNAs-21 ser um biomarcador de resposta patológica à
quimioradioterapia no cancro do recto. A confirmação desta associação poderá ter uma translação para a
prática clínica corrente, com a inclusão do miRNA nos algoritmos de decisão terapêutica, possibilitando
uma melhor seleção dos candidatos a quimioradioterapia.
Durante os últimos 30 anos, grandes progressos cirúrgicos foram introduzidos no cancro do recto
com vista à melhoria dos outcomes e diminuição da morbilidade associada ao tratamento. O mais recente
avanço neste âmbito é a excisão total do mesorecto via transanal introduzida em 2010, com resultados a
curto prazo muito positivos. Contudo, os outcomes a longo prazo são ainda controversos. Analisámos os
outcomes oncológicos dos primeiros 50 doentes submetidos a esta técnica na nossa instituição e
procedemos à sua comparação com os obtidos por um grupo equiparado de doentes submetidos a excisão
total do mesorecto laparoscópica. Mesmo refletindo a curva de aprendizagem da nova técnica, foram
encontrados valores semelhantes entre os grupos no que concerne a sobrevivência global, sobrevivência
livre de doença e recidiva local a curto e longo prazo. Estes resultados apontam para que a excisão total do
mesorecto via transanal possa produzir outcomes oncológicos seguros, compatíveis com o que tem sido
publicado para a abordagem laparoscópica. Contudo, este estudo também enfatiza a sua exigente curva
de aprendizagem e o risco significativo de morbilidade que lhe está associado. Na realidade, qualquer que
seja a opção cirúrgica utilizada no tratamento do cancro do recto distal, é necessária elevada proficiência,
sendo que resultados óptimos só se atingem com treino adequado e auditoria contínua como garante da
sua melhoria à medida que a experiência aumenta.
Entendendo a excisão total do mesorecto como um dos grandes avanços no tratamento do cancro
do recto, não podemos deixar de reconhecer o seu impacto negativo na qualidade de vida dos doentes
com tumores distais. Neste contexto começaram a ser ponderadas estratégias terapêuticas menos
agressivas com vista a uma menor morbilidade, nomeadamente quimioradioterapia seguida de excisão
local. Através de uma revisão sistemática com metanálise que comparou, em contexto de neoadjuvância,
os outcomes da excisão local com os da cirurgia radical, encontrámos valores de recidiva local,
sobrevivência global e livre de doença semelhantes entre os grupos. Estes resultados podem ser
explicados pelo facto de o mais importante determinante oncológico não ser o estadiamento inicial mas sim
o pós quimioradioterapia, refletindo o comportamento biológico do tumor. No entanto, alguns estudos
incluídos nesta metanálise apenas mostraram o estadiamento inicial. Na realidade, após a
quimioradioterapia, a excisão local parece ser uma alternativa nos doentes com tumor restrito à submucosa
e sem adenopatias objectiváveis (ycT1N0), nos doentes com co-morbilidades ou que recusam cirurgia
radical.
Na cirurgia de excisão total do mesorecto é frequentemente realizada ileostomia derivativa por
forma a reduzir as consequências do leak anastomótico. Contudo, a maioria dos doentes não enfrenta esta
complicação sendo desnecessariamente exposta à potencial morbilidade do estoma. De facto, o efeito
protetor do estoma derivativo deve ser contrabalançado com a sua morbilidade, bastante relevante. Tendo
investigado marcadores de complicações associadas à ileostomia, identificámos a Diabetes Mellitus e a
morbilidade da cirurgia rectal índex como factores preditivos não só de maior morbilidade associada ao estoma e ao seu encerramento bem como de menor encerramento. Assim, quando ponderamos a
realização de uma ileostomia derivativa na cirurgia do recto, há que ter em conta a influência destes fatores
preditivos de morbilidade. É essencial individualizar as decisões terapêuticas e adoptar uma abordagem
mais seletiva no uso do estoma derivativo, especialmente nos doentes em que o risco do mesmo pode
superar as potenciais vantagens.
Em suma, existem vários factores que influenciam a conduta terapêutica na abordagem do cancro
do recto. Existem determinantes biológicos e cirúrgicos do tratamento desta doença que necessitam de ser
estudados, com vista ao atingir dos melhores resultados com a menor morbilidade. O papel dos
microRNAs na oncogénese é inquestionável como o é a influência de microRNAs específicos,
nomeadamente o microRNA-21, na resposta à quimioradioterapia neoadjuvante. Igualmente, também é
crítica a opção cirúrgica nos diferentes contextos clínicos. De facto, podemos individualizar as intervenções
cirúrgicas através do uso seletivo da excisão total do mesorecto via transanal nos tumores distais ou da
excisão local pós quimioradioterapia nos doentes de alto risco com boa resposta, confinada à submucosa.
Igualmente, antes da realização de cirurgia de excisão radical, é imperativo optimizar o status geral do
doente e controlar factores de risco modificáveis como a Diabetes Mellitus por forma a diminuir igualmente
a morbilidade associada ao estoma de proteção.
Natural inspired small organic molecules for targeting aquaporins as a novel therapeutic approach to pancreatic cancer
Publication . Jesus, Rita Rodrigues Fernandes de; Afonso, Carlos; Vale, João
Exploration of natural products for potential therapeutic use and asymmetric organic synthesis is
an interesting approach for natural product valorisation. Therefore, in the present work, two
projects were investigated: discovery of novel pharmacological agents for cancer treatment and
development of a new series of asymmetric catalysts.
Aquaporins (AQPs) are transmembrane proteins involved in metastatic and tumour growth
processes. Thus, their potential as a novel druggable cancer target prompted the study of AQPs
modulators, from natural sources. In this first project, two labdane diterpenes present in Cistus
Ladaniferus — Labdanolic acid (LA) and 6-oxocativic acid (OA) — were isolated and their
biological activity was studied in three different AQPs (AQP1, AQP3, AQP5), aiming to unleash a
new therapeutic application for cancer treatment. Through AQPs permeability assays using the
stopped flow technique, results indicated that both compounds were not promising for cancer
treatment, since a decrease in permeability is not depicted in any of the AQPs under study. In
addition, a linear total synthesis of OA from LA was investigated but without promising results.
Using another natural source —Lupinus albus L. — another family of natural products is
encountered: quinolizidine alkaloids. Lupanine and Sparteine are members of this family with
known pharmacological activity. Sparteine is mostly known for its use in asymmetric catalysis as
a chiral base. Considering the possibility of developing a new series of asymmetric catalysts with
increased enantioselectivity comparing to the already known chiral base sparteine, and based on
studies previously developed in our group, in this second project we envisioned the development
of a new series of asymmetric catalysts via functionalization of lupanine with a nitrile functional
group, through a yet unreported C-H activation electrochemical approach. In batch, 17-cyano rac-lupanine was obtained in high yield and selectivity, whereas in flow, further studies need to
be performed to improve reaction selectivity. Additionally, derivatizations of 17-cyano-rac lupanine and 17-cyano-rac-sparteine were investigated, yielding new synthetically useful
products. In the context of finding novel AQPs inhibitors, 17-cyano-rac-lupanine, 17-cyano-rac sparteine and the derivatives synthetized throughout this work were studied in three different
AQPs (AQP1, AQP3, AQP5) using the stopped flow technique. No promising results in regard to
cancer treatment were obtained.
Both projects will add insight to natural product utility.
Unidades organizacionais
Descrição
Palavras-chave
Contribuidores
Financiadores
Entidade financiadora
Fundação para a Ciência e a Tecnologia
Programa de financiamento
9471 - RIDTI
Número da atribuição
SAICTPAC/0019/2015