Restringindo a metástase: um novo método de projeto e análise da KBU2046 por abordagens computaciona

Os pesquisadores

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Divulgación Científica

RESUMO Este trabalho de pesquisa busca propor uma solução para o problema distinto: Impedir que o câncer se espalhe para outras áreas do organismo. O método consiste em "congelar" a célula cancerígena para que ela não se movimente. Quando o câncer se espalha além do local onde começou (sítio primário) para outras partes do corpo é denominado metástase. A metástase pode ocorrer quando as células cancerígenas viajam através da corrente sanguínea ou dos vasos linfáticos para outras áreas do corpo. O movimento das células cancerígenas fora de seu órgão primário de origem reduz enormemente as chances de sobrevivência. Muitas das células cancerígenas que se desprendem do tumor primário morrem sem causar quaisquer problemas. Mas, algumas chegam a uma nova área, onde começam a crescer e formar novos tumores. Sobre isso, o movimento das células para órgãos distantes causa destruição resultante que constituem uma causa primária de morbidade e mortalidade associadas ao câncer. Dito isso, nossa pesquisa busca também propor a mudança de um novo modo de abordagem na luta contra o câncer, pois atualmente os esforços têm se concentrado mais em matar o tumor na maior parte das pesquisas em oncologia. Uso da molécula KBU2046, que foi identificada sobre bloqueio da proteína associada ao movimento da metástase, foram feitos testes computacionais de síntese desta substância várias vezes, para específica de forma que somente impeça o movimento das células tumorais. Não havendo outra ação sobre as estruturas celulares, o que diminuirão os efeitos colaterais e a toxicidade. Na primeira parte da metodologia, identificamos o composto que inibiu o movimento das células do câncer, e se ligou às proteínas das células a MKK4 de forma específica que somente impediu o movimento, não tendo outro efeito em células saudáveis. Não tendo outra ação sobre as estruturas celulares, o que diminuiu os efeitos colaterais. Na segunda parte, em reação da KBU2046 molécula que ligou os heterocomplexos acompanhantes, alterou seletivamente a ligação das proteínas clientes que regulam a mobilidade e não possui todas as características dos inibidores clássicos de acompanhantes, incluindo a toxicidade. Os teste foram feitos computacionalmente. Em suma, identificamos um mecanismo único de regulação da mobilidade celular, fornecendo uma plataforma para a realização de estudos. Conclui-se que o uso da KBU2046, sobre a inibição do movimento das células cancerígenas humanas representam um novo método mais eficiente para ser utilizado no combate contra o câncer. Palavras-Chaves: Câncer - Novos métodos - Metástase - KBU2046 SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO..........................................................................................................4 1.1 Problema......................................................................................................4 1.2 Justificativa.................................................................................................5 1.3 Hipóteses.....................................................................................................5 2 OBJETIVOS.....................................................................................................6 2.1 Objetivos Geral........................................................................................................6 2.2 Objetivos específicos............................................................................................ 6 3 REFERENCIAL TEÓRICO ..........................................................................................7 3.1 Câncer......................................................................................................................7 3.2 Tratamentos para o câncer....................................................................................7 3.3 A molécula KBU2046..............................................................................................8 4 METODOLOGIA.........................................................................................................9 4.1 Identificação da Substância sobre Bloqueio da Proteína Associada ao Movimento da Metástase............................................................................................9 4.2 Síntese e teste de inibição celular.......................................................................9 4.3 Obtenção e separação da proteína MKK4 de fragmentos do metástase........9 4.4 Ancoragem Molecular Entre os Análogos da MKK4.........................................9 4.5 Simulação Molecular Docking.............................................................................9 4.6 Simulação de efeitos adversos............................................................................9 4.7 Análise Estatística.................................................................................................10 5 REFERENCIA............................................................................................................10 1 INTRODUÇÃO 1.2 Problema Atualmente existe uma grande preocupação com problemas que estão relacionados com o tratamento do câncer, pois alguns desses problemas podem acabar se multiplicando e dificultando a melhoria dos pacientes. Devido aos problemas existentes sobre o espalhamento de tumores pelo organismo pelo metástase que começa quando algumas células individuais se separam do tumor principal e espalhar-se para outras regiões do corpo (INSTITUITO NACIONAL DO CÂNCER, 2018). O aparecimento de metástases ocorre quando as células cancerígenas se desprendem do tumor primário e entram na corrente sanguínea ou no sistema linfático, podendo circular pelo organismo e se estabelecer em outro órgão. Por isso, para que o câncer se espalhe, as células do tumor precisam entrar e sair da corrente sanguínea de um jeito rápido e eficiente (NSTITUITO NACIONAL DO CÂNCER, 2018). Contudo, na maioria dos tipos de câncer existe predisposição das células pioneiras se desligarem do tumor primário e migrar desde os tecidos vizinhos até os vasos sanguíneos e linfáticos e atingir órgãos distantes do tumor inicial onde podem estabelecer nova colônia, proporcionando a metástase, que pode ser definida como uma cascata de fases que abrange inúmeras ações que ocorrem entre o hospedeiro e o tumor, que precisa apresentar algumas características como: a autossuficiência, neutralidade aos sinais de anti-crescimento, habilidade de escapar da apoptose e do sistema imune e também obter a angiogênese de sustentação (INSTITUTO NACIONAL DO CÂNCER, 1996; LOPES; IYEYASU; CASTRO, 2008). Assim, um dos grandes problemas contra a luta do câncer é impedir que o câncer se espalhe para outras áreas do organismo (Dr. Raymond Bergan, 2018). E cause outros desenvolvimentos de tumores por outros órgãos, isso porque atualmente os tratamentos têm o objetivo mais em matar o tumor na maior parte das pesquisas em oncologia (Dr. Raymond Bergan, 2018). Não se preocupado com novos crescimentos de tumores em outras partes do corpo. Entretanto, quando pacientes então passando por tratamento para remoção do tumor ocorrem risco de novos tumores em outras partes do corpo humano, trazendo mais problemas e desencadeado outro tumor em outros órgãos partir do inicial. Isso por causa das circulações das células pelo metástase (INSTITUTO ONCOGUIA, 2017). 1.3 Justificativa A modelagem molecular é uma área que vem se expandindo nos últimos anos, hoje é utilizada na área química e biológica, principalmente na concepção e análise de fármacos. Esta técnica facilita o tempo, custo e precisão em relação aos métodos de síntese e caracterização química. Com todos os avanços na área, os métodos de desenho de moléculas apresentam algumas falhas de cobertura tridimensional. Na verdade, o método mais utilizado na área farmacêutica é o método quântico ab initio de HF (Hartree-Fock). Dessa forma, o presente trabalho considera os métodos hamiltonianos semi-empíricos (AM1 e PM3) úteis e viáveis por sua velocidade e precisão para análise de moléculas em suas características HOMO-LUMO (orbitais de fronteira), mapa de potencial eletrostático (MEP) e energia da formação da molécula. Devido ao grande desafio do tratamento do câncer é a detecção do tumor antes da migração das células cancerígenas pelos vasos sanguíneos ou vasos linfáticos para outras áreas do corpo, processo conhecido como metástase. Segundo o médico, Gilberto Amorim, membro da Sociedade Brasileira de Oncologia, este processo muitas vezes acontece antes dos primeiros sintomas da doença. "O câncer é uma doença silenciosa em seus estágios iniciais". Ao fato do metástase ser muito perturbador, na lutar contra o câncer, há pouca pesquisa eficazes que impeçam as células cancerígenas se separam do tumor principal e espalhar-se para outras regiões do corpo. Contudo, o objetivo dos tratamentos hoje para tumores, na maioria das vezes, vai ter por objetivo curar a doença quando ela se encontra localizada na parte do corpo onde apareceu, ou se cresceu apenas para os linfonodos de defesa daquela região. Para doenças que saíram do seu local de origem e desenvolveram metástases a distância, na maioria das vezes, o tratamento não terá como objetivo fazer a doença desaparecer de todo. Isto é o que chamamos de tratamento para o câncer metastático. Em geral, a bioinformática pelo método de ancoragem molecular seria de grande benefício para o ponto de ancoragem da molécula KBU2046 para o congelamento das células tumorais, a fim de verificar uma possível interação molecular, que pode servir como contribuição para futuros estudos sobre a metástase de doença temia demais. 1.3 Hipóteses O desenvolvimento de um método de uma molécula capaz de inibir metástase das células cancerígenas, assim tornando o tratamento mais eficaz. A molécula KBU2046 liga heterocomplexos acompanhantes, altera seletivamente a ligação de proteínas clientes que regulam a motilidade e não possui todas as características dos inibidores clássicos de acompanhantes, incluindo a toxicidade. Buscando identificar o alvo biológico da KBU2046, que se ligar a proteína MKK4 impossibilitando seu deslocamento para outras áreas do organismo. Identificamos um mecanismo único de regulação da motilidade, fornecendo uma plataforma para a realização de estudos e métodos alternativos. Conclui-se que esse novo direcionamento terapêutico da motilidade das células cancerígenas humanas representam um novo método. A KBU2046 imobiliza somente o movimento das células cancerígenas no metástase, assim impossibilitando de novos aparecimento de tumores malignos. Sobre isso, melhorando na expectativa contra a cura, e uma maneira completamente diferente de tratar o câncer. 2 OBJETIVOS 2.1 Geral Desenvolver uma nova estratégia para o tratamento do câncer impedindo seu movimento, que é a chave para seu avanço. 2.2 Específicos  Novo método contra o câncer;  Diminuição da proliferação das células cancerígenas;  Verificar a diminuição tumores malignos;  Verificar as características físicas, químicas e quânticas da molécula;  Investigar os efeitos da molécula selecionada no encaixe final;  Aumento no sucesso da cura contra o câncer. 3 Referencial teórico 3.1 O câncer Câncer é o nome dado a um conjunto de mais de 100 doenças que têm em comum o crescimento desordenado de células, que invadem tecidos e órgãos. Dividindo-se rapidamente, estas células tendem a ser muito agressivas e incontroláveis, determinando a formação de tumores, que podem espalhar-se para outras regiões do corpo (INCA, 2019). O câncer mata 8,8 milhões de pessoas anualmente (Organização Mundial da Saúde, 2017). Contudo, se tornando a segunda principal causa de morte no mundo (INCA 2018). A mutaçãos causadas nas células por ser meio de substáncias químicas, poluição, radiação pelo sol, ou nos aparelhos de radioterapia, radiografia, vírus como o HPV e o tabagismo (Dr Riad, 2017). Muitas pessoas há pessoas que narce com o erro inerente congênico herdado nas suas células (Dr Riad, 2017). Formando tumores malignos com o tempo, assim, também não morre como as normais, se deslocando fora de seus limites podendo se espalhar para o corpo todo, invadido e destruindo órgãos vizinhos (INSTITUTO ONCOGUIA, 2015). Contudo, o câncer sair de uma célula única, se multiplicando e formando grandes tumores (Dr Riad, 2016). O movimento de células cancerígenas fora do seu órgão de origem primário reduz muito as chances de cura (Wells et al., 2013) .O aumento da motilidade celular é uma característica essencial do fenótipo metastático, representa um passo inicial na cascata metastática e é absolutamente necessário que as células cancerígenas se desloquem de seu órgão primário de origem para um local metastático distante (Talmadge e Fidler, 2010). O desenvolvimento de metástases à distância é uma causa primária da maioria da morbidade e mortalidade associadas ao câncer (Minn e Massague, 2008). 3.2 Tratamento do câncer O tratamento do câncer pode ser feito através de cirurgia, quimioterapia, radioterapia ou transplante de medula óssea. Em muitos casos, é necessário combinar mais de uma modalidade (INSTITUTO INCA, 2019). Os principais tipos de tratamentos contra o câncer são: Cirurgia, Quimioterapia, Radioterapia, Hormonioterapia, Terapia Alvo, Imunoterapia, Medicina Personalizada, Transplante de Medula Óssea (INSTITUTO ONCOGUIA, 2013). As opções de tratamento oferecidas para os pacientes com câncer devem basear-se em metas realistas e alcançáveis para cada tipo de câncer específico. CURA - erradicação completa da doença. CONTROLE - sobrevida prolongada e contenção do crescimento das células cancerosas. PALIATIVO - alívio dos sintomas associados à doença (Bayer, 2014). Muitas vezes são empregadas múltiplas modalidades de tratamento no câncer. Vários tratamentos, incluindo-se cirurgia, radioterapia, quimioterapia e tratamento modificador da resposta biológica, podem ser usados em várias ocasiões no curso da terapêutica. É importante o conhecimento dos princípios de cada tratamento e a forma de como eles se relacionam entre si, para a compreensão do fundamento lógico e dos objetivos do tratamento. As chances de cura chegam a 90% quando o câncer é detectado logo no início. Nos casos dos tumores mais avançados, as chances diminuem, por causa do metástase (Dr. Maluf, 2017). 3.3 A molécula KBU2046 A KBU2046 se liga a proteínas das células cancerígenas de forma específica, impedindo o movimento. Não havendo outra ação sobre as estruturas celulares, o que diminui os efeitos colaterais e a toxicidade (Dr. Karl Scheidt, 2018). Propriedades químicas do KBU2046 que favorecem sua capacidade de atingir as células quando entregues sistemicamente. Para que pequenas sondas compostas exerçam eficácia biológica no nível sistêmico, elas devem ser capazes de atingir seu alvo protéico, e portanto, devem possuir um perfil farmacológico favorável (Lipinski et al., 2008). A KBU2046, e seus análogos podem ser utilizados em conjunto com outros agentes terapêuticos, incluindo, mas não limitados a, salicilatos, esteróides, imunossupressores, quimioterapêuticos, terapia hormonal, anticorpos ou antibióticos. Agentes terapêuticos particulares que podem ser utilizados incluem, mas não se limitam aos seguintes agentes: compostos de azobenzeno (Young, 2010). Além dos inibidores, podem usarem como quimioterápicos (Ditchfield et al Cell Bio, 2011). O tipo de efeito de precisão do KBU2046 na função, diferencia dos inibidores clássicos, que interrompem amplamente a função de proteína do cliente, e baseiam a falta de toxicidade da KBU2046 e a modulação seletiva da motilidade celular (Ding, Y. et al 2007). 4 Metodologia 4.1 Identificação da Substância sobre Bloqueio da Proteína Associada ao Movimento da Metástase Com a molécula KBU2046 selecionada, serão realizados testes computacionais que serão feitos a síntese desta substância várias vezes, para específica de forma que somente impeça o movimento das células tumorais. Não havendo outra ação sobre as estruturas celulares, o que diminuirão os efeitos colaterais e a toxicidade. 4.2 Síntese e teste de inibição celular Como a metástase é um processo sistêmico, as sondas eficazes de moléculas pequenas deverão operar no nível sistêmico. Projetaremos a sonda para conter propriedades químicas conhecidas por estarem associadas a pequenas moléculas sistematicamente ativas. No nível sistêmico, o KBU2046 foi um inibidor altamente seletivo nas proteínas MKK4 das células do metástase. 4.3 Obtenção e separação da proteína MKK4 de fragmentos do metástase No PDB (Banco de Dados de Proteína), loja virtual de proteínas e separar suas proteínas materiais genéticas e proteicas por metodologia de homologia no software SWIIS MODEL e desta forma é obtida a Proteína MKK4 geneticamente codificado em formato "pdb" para uso de ancoragem. 4.4 Ancoragem Molecular Entre os Análogos da MKK4 Após a seleção dos melhores análogos e separação da proteína MKK4, a ancoragem molecular será feito utilizando-se na primeira fase o Swiis Dock para ancoragem ligando-proteína e no segundo, a quimera para analisar o melhor elo no campo da proteína 3D. 4.5 Simulação Molecular Docking Como molécula foi utilizada KBU2046, no programa software de simulação de modelagem molecular. Será especialmente eficaz para docagem de proteína-ligando,.Usaremos as características únicas da molécula KBU2046 para sondar e modular seletivamente o movimento celular. Ao acoplar rotas eficientes de síntese química a múltiplas, identificaremos que KBU2046 inibe a motilidade celular e a invasão celular a partir de dados computacional. 4.6 Simulação de efeitos adversos Com a seleção do melhor encaixe, a molécula (ligante) será selecionada e realizada o teste de toxicidade (DL50) com a finalidade de verificar sua concentração ideal para aplicação no organismo de camundongos e sua classificação como: extremamente tóxica (concentrações <0,1 mg / L-1), muito tóxico (0,1 a 1 mg / L-1), tóxico (1 a 10 mg / L-1), nocivo (10 a 100 mg / L-1) e não tóxico (> 100 mg / L-1) com base em dados de computador. 4.7 Análise Estatística O delineamento experimental foi inteiramente casualizado com dados para análise da variância utilizando o programa ASSISTAT. As médias foram comparadas pelo teste de Tukey na probabilidade de 5%. Referências Talmadge, J. E. & Fidler, I. J. AACR centennial series: the biology of cancer metastasis: historical perspective. Cancer Res. 70, 5649-5669 (2010). Wells, A., Grahovac, J., Wheeler, S., Ma, B. & Lauffenburger, D. Targeting tumor cell motility as a strategy against invasion and metastasis. Trends Pharmacol. Sci. 34, 283-289 (2013). Disponível em < https://www.inca.gov.br/ >. Acesso em 12 de março de 2019 Steeg, P. S. Tumor metastasis: mechanistic insights and clinical challenges. Nat. Med. 12, 895-904 (2006). Disponível em .Acesso em 01 de maio de 2019 Krishna, S. N. & Bergan, R. C. Therapeutic modulation of prostate cancer metastasis. Future Med. Chem. 6, 223-239 (2014). Andersen, O. M. & Markham, K. R. Flavanoids: Chemistry, Biochemistry and Applications (CRC Press, Boca Raton, FL, 2006). Huang, X. et al. 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Participantes

RAIMUNDO MAEDSON DA SILVA MOREIRA

ANTONIO VINICIO MAIA LIRA

Karla Andromeda Nobre de Oliveira

Escuela

E.E.M. Deputado Joaquim de Figueiredo Correia

Brasil-Ceará-Iracema