Embed Size (px)
Citation preview
"Do "Do safrolacosafrolaco nos primórdios do nos primórdios do LASSBioLASSBio, , passando pela passando pela belle belle chimiechimie dos dos baquanosbaquanos
em Grenoble, chegando ao em Grenoble, chegando ao LaQuiMedLaQuiMed--UFUFRuralRuralRJRJ: : uma caminhada com a Química Medicinal”uma caminhada com a Química Medicinal”
Prof. Marco Edilson Freire de LimaProf. Marco Edilson Freire de Lima
Universidade Federal Rural do Rio de JaneiroUniversidade Federal Rural do Rio de Janeiro Instituto de Ciências ExatasInstituto de Ciências Exatas Departamento de QuímicaDepartamento de Química
EmailEmail: [email protected]: [email protected]
CoelogorgiaCoelogorgia palmosapalmosa
Piper Piper hispidinervumhispidinervum
Piper Piper nigrumnigrum
SafrolSafrol
PiperinaPiperina
O trabalho mais O trabalho mais importante, pois importante, pois
foi o grande incentivo, foi o grande incentivo, influenciando todas as influenciando todas as
demais decisões.demais decisões.
Prof. Nuno A. PereiraProf. Nuno A. Pereira
Edna F Pereira AlbuquerqueEdna F Pereira Albuquerque
Primeiro trabalho publicado Primeiro trabalho publicado envolvendo a avaliação de novasenvolvendo a avaliação de novas moléculas com atividade antiinflamatória totalmente moléculas com atividade antiinflamatória totalmente
planejadas e sintetizadas no grupo se Química Medicinal planejadas e sintetizadas no grupo se Química Medicinal que se formava na Fac. de Farmácia da UFRJ que se formava na Fac. de Farmácia da UFRJ
(Lab. de Síntese do Bloco (Lab. de Síntese do Bloco BssBss))
Prof. Nuno A. PereiraProf. Nuno A. Pereira
Edna F Pereira AlbuquerqueEdna F Pereira Albuquerque
Primeiro trabalho publicado Primeiro trabalho publicado envolvendo a avaliação de novasenvolvendo a avaliação de novas moléculas com atividade antiinflamatória totalmente moléculas com atividade antiinflamatória totalmente
planejadas e sintetizadas no grupo se Química Medicinal planejadas e sintetizadas no grupo se Química Medicinal que se formava na Fac. de Farmácia da UFRJ que se formava na Fac. de Farmácia da UFRJ
(Lab. de Síntese do Bloco (Lab. de Síntese do Bloco BssBss))
(Brazilian J. Med. Biol. Res. 1989, 22: 1415-1419)
“La belle “La belle chimiechimie desdes bakkanesbakkanes””
ProfProf.. Andrew E. GreeneAndrew E. Greene
VaniaVania BernardesBernardes--GenissonGenisson
Fernando Fernando A.S.A.S. Coelho Coelho Estela Estela MarisMaris Freitas Freitas MuriMuri
Projeto mais importante desenvolvido em Grenoble:Projeto mais importante desenvolvido em Grenoble:
Prof. André Prof. André J.A.J.A. GabrielGabriel
Atividade na estimulaçãoAtividade na estimulação da germinação de grãosda germinação de grãos
Doenças negligenciadas
Origem do termo: “(...) the great neglected diseases of mankind.” Kenneth S. Warren
Mercado farmacêutico mundial
Médecins Sans Frontières . Access to Essential Medicines Campaign and the Drugs for Neglected Diseases Working Group (2001) Fatal imbalance: The crisis in research and development for drugs for neglected diseases. Disponível em: http://www.msf.org/content/page.cfm?articleid=032387D3-7D09-49E3-99FC231DBE03F7B7. Acesso em 24 setembro 2014.
Figura 1: Mercado farmacêutico e as classificações de doenças poe ele contempladas.
A- Representa as o conjunto de doenças de um modo geral (e.g. câncer, doenças cardiovasculares, doenças imunológicas, doenças psiquiátricas e neurológicas). B- Doenças negligenciadas (malária, tuberculose). C- Doenças extremamente negligenciadas (doença do sono, doença de Chagas, leishmanioses) Z- Fármacos e cosméticos para condições que não sejam puramente médicas (celulite, rugas, calvície, dissincronose e nutracêuticos e dietéticos).
http://www.who.int/tdr/publications/documents/seb_topic6.pdf
“As“As doençasdoenças negligenciadasnegligenciadas sãosão tantotanto consequenciasconsequencias quantoquanto causascausas dodo desrespeitodesrespeito aosaos direitosdireitos básicosbásicos dede milhõesmilhões dede seresseres humanoshumanos queque habitamhabitam regiõesregiões dede extremaextrema pobrezapobreza aoao redorredor dodo Mundo”Mundo” (P(P.. Hunt)Hunt)
Doenças negligenciadas
Chirac & Torreele. Lancet, 367 (2006) 1560-1561.
Fármacos para outras doenças
Fármacos para doenças negligenciadas
98,7%
1,3%
Figura 2: Mapa mostrando onde as pessoas possuem acesso aos medicamentos essenciais para a manutenção da saúde naquele local, de acordo com os dados da OMS. Gerado em http://www.worldmapper.org/ em 24 de setembro de 2014.
The University of Michigan The University of Sheffield The Leverhulme Trust The Geographical Association
Doenças negligenciadas
Óbitos em decorrência de Malária
Óbitos em decorrência de Doença de Chagas
Figura 3: Mapa mostrando óbitos decorrentes de malária e doença de Chagas, de acordo com os dados da OMS. Gerado em http://www.worldmapper.org/ em 24 de setembro de 2014.
The University of Michigan The University of Sheffield The Leverhulme Trust The Geographical Association
As 17 doenças negligenciadas (segundo a OMS)
Vírus Dengue Raiva Protozoários Doença de Chagas Doença do sono Leishmaniose Helmintos Cisticercose/teníase Dracunculíase Equinococose Trematodíase alimentar Filariose Oncocercose Esquistossomose Helmintíases transmitidas pelo solo
DOENÇAS EXTREMAMENTE NEGLIGENCIADAS
Trypanosoma cruzi
Triatoma braziliensis
Doença de Chagas: Aspectos socioeconômicos
Na América Latina, é estimada a perda de 752000 dias de trabalho por ano em decorrência de mortes prematuras. São perdidos US$1.2 bilhões por ano nos países latino americanos, sendo pelo menos US$ 5.6 milhões no Brasil.
Conteh et al. The Lancet (2010) 375, 9710, 239-247.
Doença de Chagas (tripanossomíase americana)
Adaptado de: Clayton, J. Nature Outlook. 449 (2010) 54-55.
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
20
00
20
01
20
02
20
03
20
04
20
05
20
06
20
07
20
08
20
09
Vetorial
Oral
Ignorada
Oral
Vetorial
Ignorada
Doença de Chagas: Formas de transmissão
Souza, W. Doenças Negligenciadas. Academia Brasileira de Ciências, Rio de Janeiro, 2010.
Gráfico 1: Forma de transmissão da doença de Chagas no Brasil, de 2000 a 2009. N=946. Adaptado de Souza, 2010.
BenzonidazolBenzonidazol NifurtimoxNifurtimox
No Brasil, apenas o Benzonidazol faz parte da Relação Nacional de Medicamentos Essenciais (RENAME)
GrandeGrande diversidadediversidade estruturalestrutural dosdos produtosprodutos naturais,naturais, comparativamentecomparativamente aosaos dede origemorigem sintéticasintética;; NoNo casocaso dosdos PN`sPN`s:: moléculasmoléculas queque participamparticipam nana modulaçãomodulação dede fenômenosfenômenos biológicosbiológicos..
Produtos Naturais no desenvolvimento de fármacos
Newman & Cragg. J. Nat. Prod. 75 (2012) 311-335
“B” Biological: peptídeos ou proteínas isolados de organismos ou linhagens celulares produzidos por meio de biotecnologia; “N” Natural Product: produto natural propriamente dito; “NB” Natural Product Botanical: mistura de produtos naturais tal qual presentes na matriz biológica; “ND” Natural derivative: derivado de um produto natural por semissíntese; “S” Sintético “S*” Sintético cujo farmacóforo é inspirado em um produto natural “V” Vacina.
Fatos:
Componentes químicos dos condimentos utilizados para conservação de alimentos são nocivos aos microrganismos;
Esses mesmos componentes são inócuos ao ser humano naquela concentração, haja visto que os condimentos são utilizados na alimentação;
Hipótese:
Existem nos condimentos substâncias seletivamente nocivas a outros sistemas biológicos que não o humano.
Dentre os produtos naturais...
Sherman & Hash. Evolution and Human Behavior , 2001.
Sherman & Billing. Bioscience 49 (1999) 453-464
Coevolução entre homens e vegetais: os mais saborosos (por consequência mais benéficos) são selecionados na agricultura.
Relação dos condimentos mais utilizados Sherman & Hash. Evolution and Human Behavior 22 (2001) 147-163
Piperina
Eugenol
Curcumina
Ferreira et al. Revista Virtual de Química, 4 (2012) 208-224.
Rendimentos 3 -7%;
Propriedades inseticidas;
Variedade de atividades biológicas;
Atividades antiparasitárias.
PiperinaPiperina
Subunidade ASubunidade A Subunidade CSubunidade C
Subunidade BSubunidade B
Piper Nigrum
O
O
O
N
1,3 1,3 benzodioxolabenzodioxola
Ácido Ácido
pentadienóicopentadienóico
Amida Amida
piperinidilpiperinidil
Piper Piper nigrumnigrum
Piperina ATIVIDADES BIOLÓGICAS
Amebicida
Anticonvulsivante
Antidepressiva
Antifúngica
Antiinflamatória
Antitumoral
Antimalárica*
Hepatoprotetor
Inseticida
Inibição da resistência bacteriana
Leishmanicida
Protetor do SNC**
Regulador do metabolismo lipídico
Tripanocida
*Em associação com outros fármacos **Sistema Nervoso Central
EEmm 20122012 aa produçãoprodução brasileirabrasileira dede pimentapimenta--dodo--reinoreino foifoi dede 4343 milmil toneladastoneladas emem 1919,,44 milmil ha,ha, destacandodestacando--sese comocomo produtoresprodutores osos EstadosEstados dodo Pará,Pará, EspíritoEspírito SantoSanto ee Bahia,Bahia, responsáveisresponsáveis porpor 7575%%,, 1515%% ee 99%% dada produçãoprodução nacional,nacional, respectivamenterespectivamente.. (Censo Agropecuário, IBGE, 2012)(Censo Agropecuário, IBGE, 2012)
O
O
N
O
O
O
N
O
X
O
O
O
R
O
O
N O
O
O
N
19 X= CH2
20 X= O
HN OCH3
OCH3
24 R= N[CH(CH3)
2]2 18 R=
25 R=
N
O
N
NCH317
2 R= OH
21 R= OC6H
11
22 R= NHCH2C6H5
23 R=
26
27
Estudo de SAR: Piperina e derivados
Atividade tripanocida da amida natural;
Síntese de derivados e análogos;
epimastigota e amastigota do T. cruzi.
IC50= 7,36μM e 4,91μM, epi e ama
O
O
O
N
1
IC50>96,52 µM
Inativo
IC50= 19,41 µM e 11,52 µM
IC50= 17,49 µM e 9,63 µM IC50= 10,67µM e 7,4µM
IC50 Benzonidazol =
2,20 µM e 2,50 µM
Ribeiro, T. et al. Bioorg.Med.Chem.Lett., 2004.
Incorporação de heterociclos mesoiônicos;
Hibridação molecular
Atividade tripanocida;
Conjugação entre o anel benzodioxola e o heterociclo mesoiônico;
Derivado 35, mais eficiente e com menor toxicidade.
Atividade in vivo.
O
O X
N+ N
S
NH
Cl-
O
O
N+ N
S
NH
X
Cl-
O
O X
N+
N
S
NH
n
Cl-
35 n = 2; X = H
36 n = 1; X = H
37 n = 1; X = NO 2
38 n = 4; X = H
39 n = 4; X = NO 2
40 n = 2; X = H
41 n = 2; X = NO 2
42 X = H
43 X = NO 2
IC50 = 6,7 µM e 1,35 µM /
tripo e ama
Derivados Derivados heterociclicosheterociclicos mesoiônicosmesoiônicos
Atividade antiparasitária da piperina + atividade leishmanicida
para cloridratos 1,3,4-tiadiazolio-2-fenilamina;
< Efeito citotóxico > Seletividade
IC50 Benzonidazol =
6,60 µM e 2,50 µM
FERREIRA, W. S. et al. Bioog. Med.Chem. 2008.
Planejamento
O
O
N
O
NH
N
NS
OH
Cl
Cl1
23
4
5
O
O
N
N
NH
S
R
1 2 3
45
Bioisosterismo
Piperina
Amida
Protioconazol
1,2,4-
triazol
Hibridação
Molecular
Nova entidade química híbrida
Triazóis IC50 (µM)
epimastigotas
IC50 (µM)
amastigotas
Metil (6a) 44,2 ± 7,30 nt
Etil (6b) 50,16 ± 10,79 nt
Isopropil (6c) 26,98 ± 6,98 11,11 ± 1.26
Butil (6d) 13,22 ± 3,64 ≥ 15,17**
Hexil (6e) 15,38 ± 4,47 ≥ 13,98**
Cicloexil (6f) 18,30 ± 5,21 8,87 ± 2,39
Fenil (6g) 38,96 ± 8,88 nt&
Benzil (6h) 39,39 ± 6,88 nt
3,4,5- TMF (6i) 35,30 ± 6,26 nt
tert-butil (6j) 50,75 ± 10,63 nt
4-tiometilfenil
(6k) 40,75 ± 10,50 nt
3-metoxifenil (6l) 48,02 ± 6.06 nt
4-(TFM)F (6m) 18,46 ± 3,95 9,59 ± 2,87
Benzonidazol* 2,20 ± 0,16 2,50 ± 0,21
Atividade Tripanocida
O
O
N
N
N
H
R
S
*Fármaco de referência; ** Máxima concentração permitida através do teste de exclusão do azul de Trypan; &Não testado.
Franklim, et al. Molecules, 2013.
Determinação da composição lipídica da membrana celular
Echevarria et al. Rev Virtual Quim. 4 (2012) 374-392.
Figura 1. Análise do perfil lipídico de membrana de epimastigotas de Trypanosoma cruzi (cepa Y) por CLAE em fase reversa, focalizando a relação Ergosterol/Lanosterol. Entrada A: Controle não tratado; Entrada B: Tratamento com veículo (DMSO); Entrada C: Tratamento com N-cicloexil-1,2,4-triazol (10 mg.mL-1).
O
O
N
NN
S
H
N-Cicloexil 1,2,4-triazol
A) B) C)
CI50 (epimastigotas): 18.30 ± 5.21 mM (amastigotas): 8.87 ± 2.39 mM
Cúrcuma (Curcuma longa) Curcuma longa é um arbusto endêmico da Índia e do sul da Ásia; O turmérico (rizoma pulverizado de C. longa) é utilizado como aditivo alimentar, corante e agente fotoprotetor; A principal substância a conferir as propriedades biológicas e organolépticas associadas ao turmérico é a curcumina.
C. longa
Rizomas
frescos
Rizomas
desidratados
Turmérico Curcuminoides
Curcumina
Goel et al. Biochemical Pharmacology, 75 (2008) 787-809.
Curcumina e curcuminoides naturais
* Wichitnithad, et al. Phytochemical analysis. 20 (2009) 314-319. Kiuchi et al. Chemical & Pharmaceutical Bulletin. 41 (1993) 1640-1643.
Curcumina como quimioterápico
P. falciparum¹
¹ Cui et al. Antimicrobial Agents and Chemotherapy, 51 (2007) 488-494. ² Araújo et al. Memórias do Instituto Oswaldo Cruz, 94 (1999) 791-794. 3 Rasmussen et al. Planta Medica, 66 (2000) 396-398. 4 Changtam et al. European Journal of Medicinal Chemistry, 45 (2010) 941-956. 5 Allam, G. Immunobiology, 21 (2009) 712-727.
L. amazonensis²
C DMC
BDMC
Compound T. brucei 427
T. brucei Tbat1
T. brucei clone B48
C 1,5 4,7 2,9
DMC 4,6 5,9 2,2
BDMC 7,7 9,5 4,5
T. brucei 4
CI50 (mM)
Control
Curcumin
S. mansoni5
L. major3
CI50 (mM) ± s.d.
Avaliação da viabilidade de formas epimastigotas de Trypanosoma cruzi
Substância CI50
T. cruzi
(µM)
Curcumina (C) 10,13
Desmetóxi-curcumina (DMC) 11,07
Bisdesmetóxi-curcumina
(BDMC)
45,33
Ciclocurcumina (CC) > 100
Gráfico 2: Formas epimastigotas de Trypanosoma cruzi cepa Dm28c (2 x 105/mL) foram cultivadas por 7 dias. As culturas foram tratadas com C, DMC ou BDMC nas concentrações indicadas. As formas viáveis foram contadas em câmara de Neubauer. Dados representativos de dois experimentos independentes.
Avaliação da viabilidade de células murinas
Gráfico 3: Viabilidade celular dos curcuminoides naturais sobre macrófagos (A) e população enriquecida com linfócitos (B) murinos. As células foram tratados por 48h com as doses indicadas. A viabilidade foi avaliada pelo métod de exclusão utilizando azul de trypan. Resultado representativo de dois experimentos independentes.
A) B)
Inibição da liberação de formas tripomastigotas de Trypanosoma cruzi in vitro
Gráfico 4: Avaliação preliminar da liberação de formas tripomastigotas de T. cruzi sobre macrófagos murinos infectados. As culturas foram infectadas, tratadas e após 7 dias foi avaliado o número de formas tripomastigotas liberadas no sobrenadante das culturas. Dados representativos de dois experimentos independentes. p*>0,05.
Alterações ultraestruturais
Figure 4: Microscopia eletrônica de varredura de epimastigota de T. cruzi. Células do controle não-tratadas (A) apresentam a morfologia usualmente alongada com superfície celular lisa. Parasitos incubados com curcumna 10 µM por 24 h (B-D) apresentaram volume celular reduzido (B) bem como o corpo celular arredondado com múltiplas invaginações longitudinais envolvendo a porção anterior do parasito (C,D). O destacamento da membrana flagelar
Alterações ultraestruturais
Figure 5: Microscopia eletrônica de varredura de epimastigotas de T. cruzi cultivadas por 72h com 10µM de DMC (A e B) e 45µM de BDMC (C, D). Células do parasito apresentaram ondulações (A) ou invaginação (B)da superfície celular, e volume celular reduzidos (A-D). Destacamentos de superfície foram observados tanto nos corpos celulares quanto nas membrana flagelares (A-C). Foi observada grande quantidade de destacamentos no flagelo (D, seta).
Determinação da composição lipídica da membrana celular
Figure 6: Composição lipídica de epimastigotas de T. cruzi (cepa Dm28c). A) Controle não-tratado. B) epimastigotas tratadas com curcumina a 10μM.
Hipótese para o mecanismo de ação: Tubulina como alvo
Substância CI50
T. cruzi (µM)
Curcumina (C) 10,13
Desmetóxi-curcumina (DMC) 11,07
Bisdesmetóxi-curcumina (BDMC) 45,33
Ciclocurcumina (CC) > 100
Ancoramento no “Sítio da Curcumina”
CurcuminaCurcumina BDMCBDMC
Planejamento
Série 1:
Síntese
Série 2:
Série 3:
Nichols et al. Archives for Organic Chemistry, xiii (2006) 64-72.
Amolins et al. Bioorganic and Medicinal Chemistry, 17 (2009) 360-367.
Ishida et al. Bioorganic and Medicinal Chemistry, 10 (2002) 3481-3487.
Zhao et al. Bioorganic and Medicinal Chemistry, 18 (2010) 2388–2393.
Triagem da atividade tripanocida de alguns curcuminoides
T. cru
zi
DM
SOBZN C
DM
C
BDM
C 1a 2a 2b 2c 3a 3b 3c0
10
20
30
40
50
50mM
Ep
imasti
go
tas (
x10
6/m
L)
(C)
(DMC)
(BDMC)
(1a)
(2a)
(2b)
(2c)
(3a)
(3b)
(3c)
Análogos de (2c): Bioisosterismo de aneis
Lee et al. Bioorganic and Medicinal Chemistry, 20 (2012) 4921–4935.
Análogos de (2c): Bioisosterismo de aneis
Condições reacionais: (i) K2CO3, DMF, cloreto de 4-metoxibenzila, 60ºC, 12h (98%); (ii) NaOH(aq) 5 mol L-1, Bu4N+HSO4
- (0,1eq), refluxo, 2h (50%); (iii) EtOH, aminas (5eq, 60-90%); (iv) EtOH/HCl(aq)1N (1:1), refluxo (50-65%).
Análogos de (2c): Bioisosterismo de aneis
Considerações finaisConsiderações finais
PiperinaPiperina
CurcuminaCurcumina
MangiferinaMangiferina
Mangifera indica
Rosane Nora Castro (DEQUIMRosane Nora Castro (DEQUIM--UFRRJ)UFRRJ) João Batista Neves da Costa (DEQUIMJoão Batista Neves da Costa (DEQUIM--UFRRJ)UFRRJ) Carlos Carlos MMaurício Rabello de Sant`Anna (DEQUIMaurício Rabello de Sant`Anna (DEQUIM--UFRRJ)UFRRJ) Aurea Aurea EchevarriaEchevarria (DEQUIM(DEQUIM--UFRRJ)UFRRJ) Débora Débora DecotéDecoté--Ricardo (IVRicardo (IV--UFRRJ)UFRRJ) Marcos André Marcos André VannierVannier dos Santos (CPGMdos Santos (CPGM--FiocruzFiocruz--Salvador)Salvador) Lucia MendonçaLucia Mendonça--PreviatoPreviato (IBCCF(IBCCF--UFRJ)UFRJ) José Osvaldo José Osvaldo PreviatoPreviato (IBCCF(IBCCF--UFRJ)UFRJ) Leonardo Freire de Lima (IBCCFLeonardo Freire de Lima (IBCCF--UFRJ)UFRJ) Célio Freire de Lima (IBCCFCélio Freire de Lima (IBCCF--UFRJ)UFRJ) Norton Norton HeiseHeise (IBCCF(IBCCF--UFRJ)UFRJ)
ColaboraçõesColaborações
Obrigado!!Obrigado!!
