Un abordaje conceptual y metodológico de la correlación de la estructura química y actividad biológica de tres compuestos anticancerígenos y algunos derivados

Abstract

spa:Los estudios de correlación estructura química actividad biológica conocidos por sus siglas en inglés como SAR, son métodos sistemáticos que permiten analizar compuestos candidatos a fármacos anticancerígenos y sus efectos fisiológicos en líneas celulares de cáncer. También, permiten evaluar las tendencias citotóxicas de compuestos en el laboratorio, diseñar o modificar fármacos, realizar estudios farmacocinéticos y de interacción del receptor de algunas drogas. Todo esto abordado desde las áreas de la química, biología y estadística; utilizando descriptores moleculares, resultados de ensayo in vivo e in vitro y métodos quimiométricos que permiten evaluar y determinar cuál es el compuesto óptimo para ser candidato a fármaco anticancerígeno. Este trabajo aborda el acopio y análisis documental, con enfoque principalmente conceptual alrededor de la pregunta ¿en qué consiste una correlación entre la estructura química y la actividad biológica, y su aplicación a algunos compuestos anticancerígenos del tipo taxano (paclitaxel), líquidos iónicos imidazólicos y sales de amonio cuaternaria? Se explica qué es un estudio de correlación estructura actividad, su posible abordaje metodológico investigativo, y en qué datos in vitro se apoya un estudio SAR. Uno de los tratamientos para combatir el cáncer es el uso de fármacos, estos interactúan con una diana específica en la célula cancerígena ocasionando que se inicien procesos apoptóticos, uno de los más utilizados es el paclitaxel (o taxol) el cual interactúa con la β-tubulina afectando la dinámica de los microtúbulos lo que genera una formación anormal del huso mitótico que desencadena en la muerte celular. Por otra parte, los candidatos a fármacos como los líquidos iónicos de imidazolio pueden inducir citotoxicidad mediante estrés oxidativo aumentando las especies reactivas de oxígeno intracelular (ROS) y disminuyendo las actividades enzimáticas antioxidantes. De manera análoga, algunos fármacos que en su estructura tienen la presencia de sales de amonio cuaternario pueden generar inhibición de especies reactivas de oxígeno intracelular o alterar la función normal de proteínas como MPAK y la Hsp90, lo cual da comienzo a los procesos de apoptosis. Con respecto a los estudios SAR del paclitaxel, se demuestra que todas las modificaciones que se realicen en las posiciones C-13, C-4, la posición en el anillo benzoílo del C-2, el anillo oxetano y la fenilisoserina en el C-13 están relacionadas con la pérdida, reducción o aumento de su actividad anticancerígena, además, para que el taxol interactúe con la β-tubulina se indica que debe adoptar una conformación T-taxol. De otra parte, en los LIs de imidazolio se resalta que la aromaticidad del compuesto, el aumento de los carbonos en la cadena lateral y el aumento de la polaridad, pueden contribuir a la actividad anticancerígena. Adicionalmente, las sales de amonio cuaternario se utilizan para generar mayor solubilidad, biodisponibilidad y protección en el fármaco del cual hacen parte. Pero no se argumenta que la presencia de éstas pueda estar relacionada con una actividad anticancerígena.

eng:Chemical structure biological activity correlation studies, known by its acronym in English as SAR, are systematic methods that allow the analysis of candidate compounds for anticancer drugs and their physiological effects on cancer cell lines. Also, they allow evaluating the cytotoxic tendencies of compounds in the laboratory, designing or modifying drugs, carrying out pharmacokinetic and receptor interaction studies of some drugs. All this approached from the areas of chemistry, biology and statistics; using molecular descriptors, in vivo and in vitro test results and chemometric methods that allow evaluating and determining which is the optimal compound to be an anticancer drug candidate. This work deals with the collection and documentary analysis, with a mainly conceptual approach around the question: what does a correlation between chemical structure and biological activity consist of, and its application to some anticancer compounds of the taxane type (paclitaxel), imidazole ionic liquids and quaternary ammonium salts? It explains what a structure-activity correlation study is, its possible investigative methodological approach, and what in vitro data supports a SAR study. One of the treatments to combat cancer is the use of drugs, these interact with a specific target in the cancer cell causing apoptotic processes to start, one of the most used is paclitaxel (or taxol) which interacts with β- tubulin affecting the dynamics of microtubules which generates an abnormal formation of the mitotic spindle that triggers cell death. On the other hand, drug candidates such as imidazolium ionic liquids can induce cytotoxicity through oxidative stress by increasing intracellular reactive oxygen species (ROS) and decreasing antioxidant enzyme activities. Similarly, some drugs that contain quaternary ammonium salts in their structure can inhibit intracellular reactive oxygen species or alter the normal function of proteins such as MPAK and Hsp90, which initiates apoptotic processes. With respect to the SAR studies of paclitaxel, it is shown that all modifications made at the C-13, C-4 positions, the benzoyl ring position at C-2, the oxetane ring and the phenylisoserine at C- 13 are related to the loss, reduction or increase of its anticancer activity, in addition, for taxol to interact with β-tubulin it is indicated that it must adopt a T-taxol conformation. On the other hand, in imidazolium LIs it is highlighted that the aromaticity of the compound, the increase in carbons in the side chain and the increase in polarity, can contribute to anticancer activity. Additionally, quaternary ammonium salts are used to generate greater solubility, bioavailability and protection in the drug of which they are part. But it is not argued that the presence of these may be related to anticancer activity.