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SUSTANCIAS BIOACTIVAS Y FÁRMACOSDERIVADOS DE COMPUESTOS NATURALES
IBEROAMERICANOS
Arturo San Feliciano
Departamento de Química Farmacéutica. Facultad de Farmacia Centro de Investigación de Enfermedades Tropicales (CIETUS)Instituto de Investigaciones Biomédicas de Salamanca (IBSAL)
F
RIBECANCER
Contenido… Antecedentes históricos del desarrollo de fármacos
obtenidos a partir de la Biodiversidad Iberoamericana.
Cuántos ? Cuáles ? Cómo y Dónde ? …… Posibilidades actuales para generar nuevos fármacos
a partir de la Biodiversidad Iberoamericana…
medios materiales ? investigadores ? marco ?…Formación de investigadores en el descubrimiento de
nuevos compuestos bioactivos naturales y de la mejora de su perfil fármo-toxo-terapéutico,…
etapas investigador USAL… Algunos estudios colaborativos DOMOBIO – CYTED, sobre especies nativas iberoamericanas.
Cáncer, microbios, virus, otros
1
2
3
4
Antecedentes…de FÁRMACOS … de la Biodiversidad IberoamericanaCuántos ? Cuáles ? Cómo y Dónde ? …
Biodiversidad Iberoamericana:Riqueza inmensa y extraordinaria !! Adecuadamente aprovechada ?Suficientemente conocida ? … (amenazada !!)
Biodiversidad Medicinal espléndida !!Medicina Tradicional establecida y muy extendida Agentes Fitoterápicos con >500 especies
uso controlado ? validados ? legalizados ?toxicidad crónica ? efectos adversos ?Composición?: activos, inocuos, tóxicos ?
Uso terapéutico Sustancia(s)actividad Estructura(s)
1
?
1492 … el Mundo se Completó !!AMÉRICA >>> IBERIA <<< (EUROPA-ASIA–ÁFRICA)
GLOBALIZACIÓNIntercambio de productos y especies,…
Alimentarias,patata, maíz, tomate, fréjol, pimiento, piña, chirimoya,
aguacates, papaya, cacao, vainilla,… pavo, EURAMER trigo, arroz, olivo, vid, naranjo, ajo, cebolla,…
café, caña, mango,…caballo, vaca, gallina, cerdo,…
Medicinales,quina, ipeca, guayacán, tabaco…IBE-EUR (Vaticano)AMER EU-AS-AF ??? adventicias !!!
Ornamentales,Jardines botánicos: La Orotava, Sevilla,…Viena…EUR,
11492
PLA-MED “TRADICIONALES y LEGALIZADAS”
Plantas Americanas con uso en Medicina ~ 160(Dicc. Esteban Terrero y Pando, 1786 - 93)
…“Indias (30), América (30), Brasil (28), Nueva España (10), Indias Occidentales (8), Perú (7), California (4), Méjico (3), Mechoacán (3), La Florida (2), Jamaica (2), Antillas (2), Campeche (2), Santa Cruz (2), Ambas Indias (Orientales y Occidentales) (2), Santa Marta (1), Quito (1), Popayán (1), Los Mojos (1), Nuevo Méjico (1), países cálidos (1), Maldivas (1), Cumaná (1), Guadalupe (1), Cayena (1), Santa Fé (1), Orinoco (1), Chile (1) y 14 sin Especificar”…
Plantas medicinales de Brasil en PLAFARIB 34,ANVISA-Brasil 65 (2011).
Aprobadas AGEMED-España 109 (>170 prohibidas)
1
PLA-MED “LEGALIZADAS Brasil ANVISA”ANVISA-Brasil (2014) 109 especiesRENISUS 45 fitoterápicos y 25 en revisión
1 Achillea millefolium2 Achyrocline satureioides3 Aesculus hippocastanum4 Agerantum conyzoides5 Allium sativum
Aloe vera6 Alpinia zerumbet7 Anacardium occidentale
Ananas comosusApuleia ferrea Arctostaphylos uva-ursi
8 Arctium lappa9 Arnica montana10 Arrabidaea chica
1
11 Artemisia absinthium 12 Baccharis trimera
Bauhinia aculeataBidens pilosa
13 Calendula officinalis Carapa guianensis
14 Casearia sylvestrisCentella asiática
15 Chamomilla recutita Chenopodium ambrosioides Cimicifuga racemosa
16 Cinnamomum verum17 Citrus aurantium18 Copaifera spp*
Los estudios académicos y la informaciónsobre las plantas y sus usos medicinalessobre los componentes de los extractosasociación de ACTIVIDAD y ESTRUCTURA- no discriminada- área farmacológica/familia biogenésica*- actividad definida/sustancia concreta**
precisa bioensayos confirmatorios
-diana específica/interacción molecular***precisa bioensayos confirmatorios +
pruebas fisico-químicas confirmatorias
ensayos preclínicos de eficacia-seguridadFÁRMACO (patente-transferencia)
candidato a desarrollo Q.F.M >>> clínico
1
10001000
150100305
0,5
0,1
O
OOO
O
O
HOOH
HO
HO
O
O
OH
OH
digoxina
atropina
colchicina
quinina
morfinapodofilotoxina
FÁRMACOS Naturales de origen Iberoamericano ?QUININA, QUINIDINA (Cinchona officinalis),
COCAÍNA (Erythroxylon coca),
EMETINA (Carapichea ipecachuana),
NICOTINA (Nicotiana tabacum),
TUBOCURARINA (Chondodendron tomentosum),
PILOCARPINA (Pilocarpus jaborandi)
CAPSAICINA (Capsicum annuum),
BOLDINA (Peumus boldo),
CLORANFENICOL (Streptomyces venezuelae)
MATERIALES de partida DIOSGENINA (Dioscorea mex. comp.),
HECOGENINA (Agave sisalana),
1
QUININA: Francia, PJ Pelletier / JB Caventou 1860
USA, RB Woodward 1944
COCAÍNA: Alemania, A Niemann 1849, R Willstätter 1898 /1902
Inglaterra, R Robinson 1917
procaína, Alemania, A Einhorn 1905
EMETINA Inglaterra, AR Battersby 1949
NICOTINA Alemania, R Wollfstein, A Pictet 1893 /1904
TUBOCURARINA Inglaterra, H King 1935
sales de decametonio, atracurio, Escocia, GH Dewar 1974
PILOCARPINA Eur, S. Coutinho, E Hardy, A Weber 1873 /1876
CAPSAICINA Alemania, CF Bucholz 1816, E Späth 1930
CLORANFENICOL USA, PR Burkholder 1947 /1949
DIOSGENINA USA, R MArker 1940 /1943
1
QUÉ TENEMOS ? QUE NOS FALTA?
Laboratorios: QUÍMICA, Tecn. Separ. Estruct. SÍNTESIS, MODELADO,
DIANAS, MECANISMOSFORMUL. FARMACÉUTICA,…
BIOLOGÍA: BIOQ./ FISIOL./ MICROB…IN VITRO/ VIVOFARMA-TOXMETABOLISMO, ADME,..
Investigadores: FORMACIÓN y NÚMERO ESPECIALISTAS,
EQUIPOS POR ÁREAS QBFT
2
QUÉ TENEMOS ? QUE NOS FALTA?
Cómo trabajamos?INTEGRACIÓN MULTIDISCIPLINARIA !! ??
Planteamiento, fines, objetivos, método, plazos,… presupuestos,… CRÍTICA ?
!!! Calidad !!!FONDOS: Públicos / Privados,
Gobiernos: Subvenciones / IncentivosIndustria Farmaceutica: Local / Multinacional
Sería rentable invertir? “TOP22/14” C&ENBrasil (+ otros) puede(n) lograrlo?
Por qué NO ?
2
Investigación y Formación enEstudio Fitoquímico
Extracción, aislamiento (bioguiado)Identificación, Determinación EstructuralESTEREOQUÍMICA
Estudio Químico OrgánicoCompuestos Bioactivos (escasez)
Semisíntesis, síntesis totalmejora de bioactividad
Compuestos Inactivos (accesibilidad)SemisíntesisInducción de bioactividad
Estudio Químico Medicinal / BioactividadModelado de moléculas e interaccionesColaboraciones con grupos especializados
F3
.
ESTUDIANTES E INVESTIGADORES EXTRANJEROS RECIBIDOS EN EL GRUPO QF- USAL (1999 – 2014)
Pasantías,… Doctorados (3 meses - >3 años)TOTAL 79 (>100 publicaciones Q1/Q2)IBEROAMERICANOS 57 (75%)BRASILEIROS 12 (20%)
Simone A.(MG), Ronan B.(MG), Andreia (BA), Tamara C.(SP), Ydia V.(MG), Louise D.(SC), Yoko e Leno F.(SP), Marcos M.(SP), Amparo A.(PE), Ernane S.(MG), Bruna P. (SP), Tiago (SC).
Visitantes Profesores e Investigadores SeniorAlaide (UFMG), Lapa (USP), Thereza (UFSC), Cechinel(UNIVALI), Eliezer (UFRJ), Lu, Marli e Yoko (UNISO), Leno (UNIMEP), Sergio (UNIBAN), Marcelo (USF), Joao E. (UNICAMP),…
3
Estudios fitoquímicosIdentificación de componentes aislados de dos especies iberoamericanas
Plumeria pudicaJuan Andrés Abad, Carolina Santiago
ULA, Mérida, VZ
Notholaena nivea. niveaCuti-Cuti
Juan Marlon García-ArmasUPAO, Trujillo, Perú.BB UCHI, MIY UNT, AEGC USAL…
Plumeria pudica Jacquin.Apocynaceae
Colombia, Venezuela, Curaçao
Sin antecedentes FitoquímicosOtras especies del Género contienen:
Iridoides, lignanoides, flavonoides.
Sin antecedentes medicinales o de bioactividadP. rubra, P. alba, P. Phagedaenica y P. sucubase usan como antiverrucosas
Estudios fitoquímicosbioguiados por la citotoxicidad antineoplásica y por el estudio espectroscópico de los extractos de varias especies venezolanas
IRIDOIDES
OO
H3COH
H
H
O
OCH3O
OH
5a
H
OO
H3COH
H
H
H
O
OCH3O
5b
OO
H3COH
H
H
H
O
OCH3O
6 O
O
CH3O
H
H
HO
O
OCH3O
7
OHO OH
OHO OH
OH
OH
O
OH O
OH
OH
OHO OH
OH
OH
allamcidinas plumierida
FLAVONOIDES
8
O
OH
HO
OH O
OCH3
O
OH
HO
OH O
OH
O
O
HO
OH O
OH
O
O
HO
OH O
OH
OH OH
OOH
OHHO
O
O
HOOH
OH
HOOHOH
CH3
9 10 11
metil-kanferol quercetina -arabinosil-canferol rutinosil-quercetina
O
O
HH
OH
HO
OCH3
OCH3
2
1
4
5
1
7
9 7´
9´
O
O
HH
OH
HO
OCH3
OCH3
2
1
4
5
2
HO
7
9 7´
9´
O
O
HH
OH
HO
OCH3
OCH3
2 1
4
5
3
H3CO 7
9
9´
7´
H3CO
OCH3
O
OO
OH
OCH3
O
4
H3CO
OCH3
O
OO
OH
OCH3
O
4a
LIGNANOIDES de Plumeria pudica
podofilotoxina
pinorresinoles
ciclolignanos
HO
26CO2H
1
4 6
810
11 13
15
18
20
22
23 24
25
27
28
2930
12 HO
30
CO2H
29
13
TRITERPENOIDES
OTROS COMPONENTES
CO2CH3
OCH3
OH
14
CO2CH3
OH16
CO2CH3
OH
15
Sin antecedentes fitoquímicos de la variedadOtras variedades de la especie contienen:Triterpenoides, estilbenoides, flavonoides.
Uso medicinal como antidiabética (infusión)
Estudios fitoquímicosguiados por la actividad antidiabética
Notholaena nivea. niveaFam. polypodiaceae
Subfam.: gymnogramnoidaeHelecho endémico Andino
(500 - 4000 msnm)
UPAO UNMSM PUCP
Evaluación Actividad Anti-hiperglicémicaExtractos: acuoso, metanólico y diclorometánico
Dra. Hilda Jurupe. UNMSM, Lima. Perú
Fraccionamiento bioguiadoIng. Quim. J Marlon García Armas, UPAO, Trujillo.
Dra.. Olga Lock, PUCP, Lima.
Notholaena niveaValidación Farmacológica
0
50
100
150
200
250
300
350
400
0 1 2 3 4 5Horas
Glic
emia
(m
g/dL
)
Control no diabéticas (ND)
Ext (500mg/kg) (D)
Ext (250mg/Kg) (D)
Ext (500mg/Kg) (ND)
Control Diabéticas (D)
0
100
200
300
400
500
0 30 60 90 300
Horas
Glic
emia
(m
g/dL
)
DD (1g/Kg)
DD (250mg/Kg)
Control diabéticas
Notholaena niveaValidación Farmacológica
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
0 0,5 1 2 3 4 90Días
Glic
emia
(m
g/dL
)
Diabéticas+ MC2Diabéticas
Notholaena niveaValidación Farmacológica
Flavonoides
11
O
OR2
OH
R1O
O
O
OH
OH
HO
O
OH
OH
R1 R2
H H 8
H CH3 9
CH3 CH3 10
O
OR2
OR1
CH3O
O
R1 R2
H H 5
H CH3 6
CH3 CH3 7
CH2N2H CH3 6
11
COMPONENTES AISLADOS: FENOLICOS
Componentes ACTIVOS identificados:
5-hidroxi-7,4’-dimetoxiflavona (6)
quercetina (11)
USAL
Notholaena niveaIdentificación de Componentes Antidiabéticos
050
100150200250300350
0 60 120 180 240 300
Horas
Gli
cem
ia (
mg/
dL)
Control
Fl-6
Quercetina
Fármaco
COMPONENTES AISLADOS: FENOLICOS
R 1 R 2
COOH H 1
H H 2
H CH3 3
Estilbenoides
OCH3
OCH3
R2O
R1
OCH3
OCH3
H3CO
OCH3
OCH3
CH3O
H3CO 54
COOH H 1
ácido mangiferólico
COOH
HO
Cicloartanos
R3
R1
R2
R1 R2 R3 R1 R2 R3
OH H=O
=O
OH H=O
=O
OH H=O
=O
COMPONENTES IDENTIFICADOS: TRITERPENOIDES
COMPONENTES AISLADOS: TRITERPENOIDES
R1
H
H
R2
12
18
Oleananos
OH
OH
R2
R1
1812
R1 O
Hopanos
di-nor-hopanoR1 R1
R1
OH
H
Quimioinducción de bioactividad
HO
OCH3
COOH
OCH3
ACIDO ISONOTHOLAENICO
- Relajante – antiadrenérgica, USAL34% de relajación, a conc. 10-4 M, sobre anillos deaorta de rata estimulados con Fenilefrina (10-5 M )
- Antiparasitaria, UNMS-IBBA-IIFBLeishmania donovani: CI50 > 30 g/mLTrypanosoma cruzi: CI50 >100 g/mLPlasmodium falciparum: CI50 10/36 g/mL
4,8% (DCM)
Inútil !! ??
ACTIVIDAD:
No hipoglucemiaNo antihiperglucemia
- Citotoxicidad: P388: CI50 >10 g/mL (PhMar)
USALQuímicaFarmac.
UPAO UNMSMPUCP
diabetes
UMSA. La PazParasitosis
CIBIS/CIBIN-IMSS, Xochitepec/Monterrey, Méx.: ansiolisis/ tuberculosis.UNRosario, Arg.: Antifúngicos, ISCIII, UCM, CSIC, Granada: Anti-palúdico, ISCIII, Madrid; UCÓrdoba: anti-VIH. King´s College, London: vasodilatación.Univ. di Pavia, Ita.: antihistamínico. FAES FARMA, Leioa, Esp.: antidepresión,…
Red X.AProyectos X.5, X.7, X.8, X.11
UNT. TucumánUCHI. Santiago de Chile
Bioevaluaciones, Resultados:
Antineoplásicas +Antiparasitarias + + + + (in vivo)Anti-VIH + +Antituberculosas +Antifúngicas + +
Vasodilatación + + + + (in vivo)Antihistamínicas + + Ansiolíticas + + + (in vivo)Antidepresivas +
Síntesis de Análogos deácido Isonotholaénico
HO
OCH3
COOH
OCH3
Y
O
O
O
X YCOOH
O
O
X+
Benzalphthalides
N-R
O
Y
X
HO
Isoindolinones
OR
O
O
X
Y
Dihydrostilbenoids
O
N
NR
Y
X
Phthatalazinones
W
Z
O
N-RX Stilbenamides
Y
N
N
HO
Y
Pyrimido[2,1-a]isoindoles
N
N
HO
Y
Imidazo[2,1-a]isoindoles
Relajación vascular (aorta de rata)inducida por ftalazinonas
0
20
40
60
80
100
120
-8 -7 -6 -5 -4
log (fenilefrina) M
% C
on
trac
ci—
n
Control F-061 F-081 F-071 F-091
% c
ontr
acci
ónN
N
O
R1
R3
R2
Contracción producida por NE, en presencia de Ftalazinonas (10-6 M)
-10
10
30
50
70
90
110
-7,5 -6,5 -5,5 -4,5 -3,5
log [Noradrenalina (M)]
control F-011 F-050 F-060 F-061
Relajación vaso deferente de rata Recept: 1A
Act. anti-Histamínica
-10
10
30
50
70
90
110
-8 -6 -4 -2
log [Histamina (M)]
Control
F-041
F-031
F-050
F-060
F-063
F-011
F-021
F-061
Efectos de la histamina sobre tráquea de cobaya en presencia de diversas ftalazinonas (10-5 M)
N
N
O
CH3
Cl
061
-10
10
30
50
70
90
110
-8 -7 -6 -5 -4 -3 -2
log [Histamina (M)]
Control
1x10-6
3x10-6
1x10-5
3x10-5
Efecto contráctil de histamina en presencia de F-050
Act. anti-Histamínica
NUEVOS LÍDERES ANTI-Leishmania spp.
L. Donovani (PP75), CI50 = 5 g/mL
O
N
OCH3
HO
OCH3
N
N
HO
NO2Tripo. CI50 = 2,3 g/mL
I. VG = 30
Epi. CI50 = 10 g/mL
I. BENZ = 1,1
NUEVO LÍDER ANTI-Trypanosoma cruzi y T. brucei
N
N
HO
NO2
NUEVO LÍDER ANTI-Trypanosoma cruzi y T. brucei
Tripo. CI50 = 2,3 g/mLI. VG = 30
Epi. CI50 = 10 g/mL
I. BENZ = 1,1N
N
HO
NO2
NUEVO LIDER ANTIPLASMODIO
CI50 F32(S) D2(R) 1,6 ng/mL
! 8 veces más potente que cloroquina in vitro !
ENSAYOS IN VIVO (4d, 25mg/kg/d)
85% reduc parasitemiaEur J Med Chem 46 (2011) 5379-86
N
N
HO
SCH3
Colaboraciones:QUIMICA – USAL / PUCP
Dra. Esther del Olmo, USAL Ing. Olga Lock. PUCP, Lima, PerúDr. J. Luis López-Pérez. USAL Dr. Marlon García Armas, UPAO, Trujillo, PerúDra. M.Inés Ybarra, Tucumán, ArgentinaDra. Bianca Barboza, Santiago, ChileDr. Alejandro Zamilpa, CIBIS, Xochitepec, MéxicoDra. Ana E. García-Cadenas. USALMSc. Louise D. Chiaradia. UFSC. Florianópolis, Brasil.Lic. Sobinson A. Mananandro. Madagascar
BIOACTIVIDADDra. Hilda Jurupe. UNMSM. Lima, PerúDr. Alberto Giménez, IIFB, UMSA, La Paz, BoliviaDra. Antonieta Rojas, IICS, UNA, Asunción, ParaguayDr. Hernán Sagua, Univ. Antofagasta, Chile.Dr. Jaime Tortoriello, CIBIS-IMSS, Xochitepec, MéxicoDr. Albert Ferro, King’s College, London. UKDra. Cintia Boselli, Universita degli studi di Pavia, ItaliaDr. Aurelio Ojales, FAES FARMA, Leioa. EspañaDrs. José Alcamí, ISCIII. Madrid y Eduardo Muñoz. UCOrdoba
Financiación:MCYT, CICYT, JCyL, FEDER-CEFAES - FARMA
Cooperación: CYTED-SUBPROG.X; Red X.A, RIBIOFAR,RIBECANCERProy.X.5, X.7, X.8, X.11
Becas:AECID - ICI, ALFA, ALBAN - UEUSAL- B Santander
MEJORA de la BIOACTIVIDAD de la PODOFILOTOXINA
Antineoplásicacitotóxica
“Antivirus”Condiloma acuminado
OH
O
O
OCH3
H3CO OCH3
O
O
muy potente Inhibidorade la polimerización de tubulinaactuando en el sitio de la colchicina
Fármacos anticáncer derivados de podo: etopósido/etopofós, tenipósido, taflupósidoInhibidores TOPO II de ADN y TOPO II + TOPO I
Podofilotoxina “docked”En el sitio de colchicina de la tubulina
Diseño basado en la estructuradel complejo de interacción
Región disponible para
fragmentos unidos a Pod
GTP
-tub
-tub
Región disponible para
fragmentos unidos a Pod
GTP
-tub
-tub
Podo
Región vacía
disponible
para fragmentos
Región vacía
disponible
para fragmentos
Ar
O
OO
O
O
R2 R1+
O
Rendimientos: 85 – 98%epipodo / podo: 7 : 3
epipodo podo
Ar
O
OO
O
R1R2
protocolo 1
TiCl4/Zn/THF24 h/60 ºC
MXAr
O
OO
O
R1R2
MXR
H2/Pd-C
H
76
Ar
O
OO
O
R1R2
OH
+
HO
protocolo 2
Ar
O
OO
O
R1R2
OHHO
TiCl4/Zn/THF4 h/-10 ºC
MXE MXP
REACCIONES DE ACOPLAMIENTO DE McMURRY
Datos de citotoxicidad (GI50 mM) para pinacoles, derivados de Podofilotoxina
J. Med. Chem. 2012, 55, 6724−6737
Datos de citotoxicidad (GI50 mM) para otros derivados de Podofilotoxina
Inhibición reversible de la polimerizacion
podo
Efecto sobre el ciclo celular
0.5 μM 16βcontrol
50 μM 16α 100 μM 16α
New series of podophyllotoxin ethers and alkyl derivs.
score
Química Bioactividad
USAL PHARMAMAR SA.Dr José L. López-Pérez Dr. G.T. Faircloth, Dr. Esther del Olmo Dr. C. Cuevas
Dr J. Andrés Abad Dr. Andrés Francesch
MSC Carolina R. Santiago CIC-USAL
Dr. Faustino Mollinedo
Financiación Dra. Janis de la Fuente
MCYT, Junta de Castilla y León CIB-CSIC Madrid
EU- FEDER Dr. Fernando Díaz
B. Santander Dr. Isabel Barasoain
Universidad de
Salamanca
!! Muito Obrigado ¡¡