Telomeraza este una dintre enzimele a carei inhibitie prezinta cel mai mare potential terapeutic în tratarea cancerului. Aceasta reface capetele telomerilor scurtati în timpul diviziunii celulelor canceroase. Inhibitia telomerazei la nivelul celulelor maligne ar putea produce apoptoza si senescenta acestor celule. Deasemenea cercetatorii cauta si noi substante chimice care sa actioneze la nivelul telomerilor (TTA – telomere targeting agents).
Celulele maligne se deosebesc de restul celulelor corpului printro
Telomeraza si telomerii reprezinta tinte atractive pentru terapia anticanceroasa. Acest lucru are la baza faptul ca majoritatea tipurilor de cancer contin aceasta enzima – telomeraza - care este esentiala în mentinerea lungimii telomerilor si deci în asigurarea proliferarii celulare. Tumorile au telomeri relativ scurti în comparatie cu cei prezenti în celulele normale, deschizând astfel posibilitatea ca aceasta boala (cancerul uman) sa fie considerabil mai susceptibil la agentii care inhiba replicarea telomerilor, decât celulele normale. Practic complexul
telomer – telomeraza a devenit punctul de interes în dezvoltarea tratamentului cancerului de diferite etiologii. Inhibitorii telomerazei scad activitatea catalitica a acesteia, telomerii nu se mai refac la nivelul celulelor maligne, iar acestea dupa un numar limitat de diviziuni mor. Cel putin aceasta este ideea de baza de la care s-a pornit atunci când cercetatorii au cautat sa afle cam ce fel de substante chimice ar putea avea efect la acest nivel. Dar oamenii de stiinta nu s-au rezumat numai la acest nivel asa ca pe langa inhibitia telomerazei, cercetatorii s-au orientat si catre alte elemente ale complexului telomer – telomeraza, precum fractiunile proteice cu rol în expresia telomerazei asupra telomerilor sau chiar telomerii însisi. Acest articol urmareste descrierea pe scurt a câtorva clase din cei mai utilizati compusi în acest domeniu de cercetare, cuprinderea tuturor compusilor organici din acest domeniu fiind dificila din cauza multitudinii lor si a diversitatii claselor din care fac parte.Dintre compusii care inhiba activitatea enzimei, acestia pot ataca unul din cele doua subdomenii enzimatice hTERC sau hTERT. Inhibitorii hTERC, contin o clasa de substante cu un spectru larg – oligonucleotidele antisens (ODNs). Acestia au fost primii compusi utilizati pentru inhibitia telomerazei. Primele studii privind actiunea lor în acest domeniu au aparut înca din anul 1995. ODNs sunt fâsii singulare de ADN sintetizate pentru a fi complementare ARN-ului subunitatii catalitice a enzimei, subunitate necesara pentru ca enzima sa îsi realizeze efectul.
Ideea de baza în modul de actiune al acestor compusi este ca ADN-ul dublu elicoidal este compus din doua fâsii antiparalele care au fost denumite pe rând sens ADN, iar cealalta antisens ADN. Deasemenea trebuie explicat termenul de codon genetic, care reprezinta un grup de trei baze azotate care codifica un aminoacid. Astfel mai multe grupuri de codoni alcatuiesc o secventa proteica. Rolul nucleotidelor antisens este de a interveni la nivelul copierii codonilor corespunzatori antisens ADN-ului de catre ARNm (ARN mesager), ARN-ul care are rolul copierii codonilor de pe una dintre cele doua benzi de ADN, corespunzator legaturilor pe care le pot forma bazele azotate prezente pe ADN (A cu T sau T cu A si G cu C sau C cu G). Astfel se formeaza o banda nucleotidica complementara codonilor de pe ADN, iar aceasta va servi ca baza pentru sinteza proteica de la nivelul ribozomilor din celula.Deci ARNm are rol în sinteza proteica prin faptul ca realizaza legatura între structura codonilor prezenti pe ADN-ul nuclear si sinteza proteica de la nivel ribozomal (care corespunde informatiei preluate de ARNm de la nivelul ADN-ului nuclear).
ODNs se interpun între antisens ADN si ARNm împiedicând sinteza proteica ce are la baza codonii ADN-ului. Deci practic ARNm nu mai poate duplica complementar catena antisens ADN, deoarece la acest nivel deja este blocata de catre ODNs. Ultimele cercetari indica faptul ca ODNs nu actioneaza prin competitie cu ribozomii. Deci practic nu putem spune ca ODNs actioneaza ca un ARNm, deoarece nu preia codonii antisens ADN-ului si nu influenteaza prin translatie masinaria ribozomola. ODNs doar opresc sinteza proteica a secventei specifice de antisens ADN asupra careia actioneaza.
Pe lânga oligonucleotidele antisens, cercetatorii mai cauta si alte metode de a inhiba activitatea telomerazica la nivelul telomerilor. Mici bucati de ARN de interferenta (ARN interferant) sau siARN (pentru a influena sinteza proteica ribozomala) alcatuite din doua unitati complementare, cu o secventa de 19 baze azotate specifica ARN si 2 baze azotate specifice ADN. La nivel celular siARN se leaga complementar de ARNm si intervine în dereglarea unor procese celulare prin inhibarea sintezei proteice. Deasemenea siARN premite analiza functiilor genice a celuleor mamaliene. O alta abordare în curs de dezvoltare ce tinteste hTERC o reprezinta terapia prodrug genica directa (GDEPT).
Dintre toti agentii chimici care actioneaza asupra complexului telomer – telomeraza, cei care inhiba componenta hTERT prezinta cel mai mare potential în tratarea cancerului. Totusi în ciuda efortului facut de industria farmaceutica pentru a gasi substante care sa inhibe hTERT, doar câteva dintre ele au aratat rezultate convingatoare. Principala problema aparuta la aceste substante este faptul ca deseori acestea prezinta efect inhibitor si asupra ADN polimerazelor, enzime care exercita un control strict al replicarii ADN-ului protejând astfel aceasta molecula de diverse erori ce pot aparea în timpul procesului de replicare.
Dintre inhibitorii hTERT, cel mai cunoscut este BIBR1532. Acest compus s-a aratat a fi un inhibitor al activitatii telomerazice in vitro în concentratii scazute de ordin nanomolar. Mecanismul sau de actiune asupra telomerazei este înca neclar, însa s-a aratat ca are capacitatea de a scurta telomerii în lipsa unei citotoxicitati acute. Deasemenea s-a observat o stopare a cresterii celulare dupa un lag (timp de actiune al substantei) destul de mare si numai când lungimea telomerilor a atins o valoare critica, producând astfel defecte cromozomiale si mitotice. Acest lucru se traduce prin faptul ca BIBR1532 reduce numarul de unitati hexanucleotidice adaugate de enzima la capetele telomerilor la sfârsitul diviziunii celulare, scurtând astfel lungimea lor. Desi face parte din aceasta clasa, se presupune ca BIBR1532 nu blocheaza activitatea catalitica a telomerazei, în schimb blocheaza alungirea ADN-ului de catre enzima. AZT (3-azido-2’,3’—dideoxitimidina) inhiba deasemenea activitatea hTERT. Totusi principala problema o constituie faptul ca sunt necesare concentratii mari din aceasta substanta pentru a-si manifesta activitatea antitelomerazica. Deasemenea s-a constatat ca activitatea sa antiproliferativa este destul de slaba.
Conform unor studii terapia GDEPT ar putea fi aplicata si asupra hTERT. Cercetatorii au cautat sa sintetizeze compusi care sa actioneze si asupra telomerilor (TTA). Acest lucru se bazeaza pe faptul ca majoritatea acestor compusi asigura atât scurtarea telomerilor cât si inhibitia activitatii telomerazei. Ca urmare se cauta dezvoltarea unor monoterapii, pentru a se evita utilizarea lor în asociere cu alte substante chimice. Compusii din aceasta clasa reactioneaza cu secventa nucleotidica bogata în guanina pentru a forma quadruplex-uri G stabile, blocând astfel atât actiunea telomerazei cât si alungirea telomerilor. Datorita acestui mecanism substantele chimice de tip TTA au mai fost numite si liganzi G – quadruplex. Sunt în curs de cercetare doi compusi de sinteza BRACO19 si RHPS4 ce au la baza nucleul acridnic substituit. Spre deosebire de compusii din celelalte clase, acestia din urma actioneaza tintit asupra unor proteinei specifice de la nivelul telomerilor. BRACO19 are domeniul de actiune la nivelul unei proteine de legare POT1, în timp ce RHPS4 nu este atât de selectiv, actionând atât asupra POT1 cât si asupra unui factor de reparare telomerica - H2AX.
La ora actuala aceste substante chimice se afla în studii preclinice toxicologice si sunt programate sa intre în faza I de studii clinice. În categoria TTA mai intra si alte clase de substante organice precum porfirine, triazine, dibenzofenantrolina, amidoantrachinona, etc.
Printre compusii chimici care actioneaza asupra telomerilor se numara si unele substante organice intrate deja în terapia împotriva cancerului, precum Cisplatin. Acesta este un medicament utilizat deja în tratarea cancerului ovarian (ca monoterapie sau combinat cu ciclofosfamida, paclitaxel sau doxorubicina). Actioneaza prin formarea de legaturi intra- si intercatenare la nivelul ADN-ului, inhibând astfel replicarea si transcriptia ADN-ului. Deasemenea în organism, la nivel celular clorul din molecula sa este înlocuit cu ionul hidroxid, rezultând astfel o molecula încarcata pozitiv, responsabila de modificarile ADN.
Unele studii indica faptul ca Cisplatin ar putea reactiona cu secventa bogata în hexanucleotidul specific telomerilor, comportandu-se astfel ca un TTA. Totusi noi studii se afla în desfasurare privind activitatea sa la nivelul telomerilor si chiar posibil a telomerazei.
La ora actuala se afla în desfasurare studii privind posibila activitate antitelomerazica prin tintirea unor alte elemente ale complexului telomer – telomeraza. De exemplu 3- aminobenzamida este un compus care a aratat activitate inhibitorie asupra tankirazei, o subtanta de natura proteica din clasa poli(ADP-riboza)-polimeraze, clasa de proteine cu rol reparator la nivelul ADN-ului. Deasemenea multe proteine din aceasta clasa au rol si în moartea celulara programata. Dupa cum indica si numele clasei aceste fractiuni proteice au capacitatea de a polimeriza ADP-riboza folosind NAD+ (Nicotinamid Adenin-Dinucleotid). Ultimele studii indica faptul ca tankiraza intra în structura telomerilor si se pare ca are un rol important în refacerea telomerilor. Ca urmare compusii inhibitori ai tankirazei ar putea fi folositi ca mecanism de reglare a telomerilor.
Unii cercetatori spera sa obtina vaccinuri ce au ca tinta centrul catalitic al telomerazei hTERT, acesta fiind utilizat ca antigen "general" tumoral. Deasemenea în unele studii clinice s-a reusit ca pacienti cu metastaza sa fie imunizati fata de o scurta secventa proteica a hTERT, care este recunoscuta de catre limfocitele T.
Înca de la primele cercetari în acest domeniu din anul 1985, telomeraza a prezentat un potential enorm în dezvoltarea tratamentului împotriva cancerului. Desi rolul esential al acestei enzime în imortalitatea celulara a fost stabilit cu precizie, totusi ea nu a fost detectata ca fiind activa decât în aproximativ 85 % din tumori.
În anul 1995 odata cu aparitia primelor substante potential inhibitoare a activitatii sale enzimatice, telomeraza a fost propusa ca marker biochimic tumoral universal. Se urmareste ca în viitor inhibitori ai telomerazei sa faca parte din tratamentul standard împotriva cancerului, alaturi de alte substante, iar substantele tip TTA sa devina un tratament antitumoral alternativ.
Deasemenea s-a stabilit faptul ca rolul telomerazei în îmbatrânirea organismelor este esential, iar prezenta si activarea/reactivarea ei poate conduce, teoretic, la "imortalitate" celulara.
Totusi trebuie mentionat faptul ca telomeraza a fost detectata si în rândul unor celule normale, precum celulele somatice sau celulele stem hematopoietice, lucru care limiteaza utilizarea inhibitorilor telomerazei în tratamentul împotriva cancerului.
Rezultate importante au fost obtinute în domeniul aplicativ al inhibitiei telomerazei si numerosi compusi chimici au fost recent izolati. Acestia pot fi clasificati în doua mari categorii: inhibitori ai telomerazei si substante tip TTA.
La ora actuala nu se poate stabili daca viitoarea cale de urmat este inhibitia telomerazei sau daca este mai bine ca viitorii cercetatori din acest domeniu sa se concentreze pe substantele care actioneaza la nivelul telomerilor. Cercetarile în acest domeniu trebuie sa continuie pentru ca poate în viitor, acestea vor conduce la rezultate optime.
Descoperirea unor substante cu potenta foarte mare si cu o specificitate înalta din ambele clase, deschid usa catre o optimizare a viitorului tratament cu citostatice, foarte greu de suportat pentru multi pacienti chiar si în conditiile din acest secol al tehnologiei si informatiei.
Traducerea si adaptarea: Cristian Munteanu
Bibliografie:1. www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed (Telomerase and its potential for therapeutic intervention; Telomere et Telomerase; Natural and pharmacological regulation of telomerase)2. Prezentare slide-show "Statusul telomerazic – marker biochimic tumoral"3. Aurelia Nicoleta Cristea, Tratat de Farmacologie, Editura medicala, 909 (2008)
| < Anterior | Urmator > |
|---|
Ce sa mai inteleg?
Va multumesc,
Mircea