Določanje antiproliferativne aktivnosti izbranih zaviralcev Hsp90 in topoizomeraz na celični liniji MCF-7

Lužnik, Barbara (avtor), Peterlin Mašič, Lucija (mentor)

Enega izmed največjih izzivov sodobne medicine predstavljata zdravljenje rakavih obolenj in bakterijskih infekcij. Ljudje smo izpostavljeni številnim kancerogenim dejavnikom, ki lahko privedejo do genskih mutacij in maligne transformacije celic. Zanje je značilna nekontrolirana celična rast oz. nesmrtnost, spremembe v regulaciji celičnega cikla, sposobnost razvoja angiogeneze – razvoja novih žil v tumorju in metastaziranja. Poglavitni cilj v terapiji raka je v celoti uničiti oziroma odstraniti tumorsko tkivo, ne da bi pri tem v prevelikem obsegu vplivali na zdrave celice. Glavna problematika zdravljenja s protibakterijskimi zdravili se nanaša na razvoj bakterijske odpornosti zaradi nepravilne uporabe teh zdravil, pomembno vlogo pa igra tudi razlikovanje med človeškimi in bakterijskimi celicami. Z novimi odkritji na področju raka in bakterijskih infekcij se odkriva možnost iskanja novih tarč za razvoj učinkovin, ki bi zagotavljale zadostno selektivnost in varnost. Na Katedri za farmacevtsko kemijo na Fakulteti za farmacijo načrtujejo in sintetizirajo potencialne protitumorne in protibakterijske učinkovine. Proteina Hsp90 in človeška topoizomeraza IIα sta vpletena v številne procese regulacije celične rasti ter predstavljata pomembni tarči v terapiji raka. Ker sta obe tarči v večji meri izraženi v rakavih kot nerakavih celicah, je mogoča sinteza selektivnejših zaviralcev. Bakterijska topoizomeraza IV in DNA-giraza B sta prisotni le v bakterijski celici. Zaviralci teh dveh encimov zato nimajo vpliva na človeške celice in je omogočena ustrezna selektivnost. V magistrski nalogi smo ovrednotili vpliv izbranih zaviralcev proteina Hsp90 in človeške topoizomeraze IIα kot potencialnih protitumornih učinkovin ter zaviralcev bakterijske topoizomeraze IV in DNA-giraze B kot potencialnih protibakterijskih učinkovin na celično proliferacijo. Ključni cilj pri vrednotenju protitumornih učinkovin je bil dokazati njihovo citotoksično delovanje na rakave celice. Pri protibakterijskih učinkovinah pa smo vrednotili varnost zaviralcev, ki jo dosežemo s selektivno toksičnostjo. Kot in vitro model smo uporabili celično linijo raka dojke (MCF-7). Za določanje antiproliferativnih lastnosti izbranih zaviralcev smo uporabili MTS-test celične živosti. S presejalnimi testi smo najprej izmed vseh testiranih spojin za nadaljnje vrednotenje izbrali tiste, ki so pri koncentraciji 50 µM zmanjšale celično živost na vsaj 40 %. Izbrane spojine smo nato vsaj dvakrat testirali v širšem koncentracijskem območju ter vrednotili odnos med koncentracijo in zaviralnim učinkom. Vsaki izmed spojin smo določili koncentracijo, pri kateri se zmanjša celična živost za polovico (IC50). Izmed vseh testiranih spojin jih je 16 izkazalo zaviralno aktivnost, od tega deset protitumornih ter šest protibakterijskih spojin. Za boljše ovrednotenje spojin bi bilo treba teste izvesti še na drugih celičnih linijah, s čimer bi dokazali ustrezno selektivnost teh zaviralcev. Rezultati citotoksičnosti bodo služili za nadaljnjo optimizacijo in sintezo spojin.

• Jezik: Slovenski jezik
• Ključne besede: rak, topoizomeraza, Hsp90, zaviralci, celična proliferacija
• Vrsta gradiva: Magistrsko delo/naloga
• Organizacija: FFA - Fakulteta za farmacijo
• Leto izida: 2020
• PID: 20.500.12556/RUL-116088
• Datum objave v RUL: 14.05.2020

Sekundarni jezik

• Jezik: Angleški jezik
• Naslov: Determination of selected Hsp90 inhibitors and topoisomerase inhibitors antiproliferative activity on MCF-7 cell line

Izvleček

Treatment of cancer and bacterial diseases represents one of the biggest challenges of modern medicine. We are exposed to numerous cancerogenic factors, wich can lead to genetic mutations and cancerous transformation of cells. Their signiture characteristics are uncontrolled cell growth or immortality, changes in cell cycle regulation, ability to develop new veins in tumour and invasion in other tissues. The main goal of cancer treatment is to entirely destroy or remove tumour tissue without the major effect on healthy cells. The biggest issues with antibacterial drugs are development of bacterial resistance due to incorrect usage of those drugs and the selectivity between human and bacterial cells. With new discoveries available, there are more posibilities of finding new targets and developement of new drugs that would provide greater selectivity and safety. At the Faculty of pharmacy they develop and synthetisize potencial anticancer and antibacterial drugs. Hsp90 and human topoisomerase IIα are involved in numerous processes in cell growth regulation and represent an important target in cancer therapy. Synthesis of more selective inhibitors is possible, because both of this targets are more expressed in cancer cells. Bacterial topoisomerase IV and DNA-gyrase B existc only in bacterial cell. Inhibitors of those enzymes are highly selective because they don't affect human cells. In this thesis we wanted to evaluate the effect of selected Hsp90 inhibitors and human topoisomerase IIα as a potencial anticancer drugs and inhibitors of bacterial topoisomerase IV and DNA-gyrase B as a potencial antibacterial drugs on cell proliferation. Main goal of evaluation of anticancer drugs is to prove their cytotoxic effect on cancer cells. With determination of antiproliferative effect of antibacterial drugs we wanted to evaluate their safety. As an in vitro model we used breast cancer cell line (MCF-7). For determination of antiproliferative characteristics, we used MTS viability assay. With preliminary tests we selected drugs wich in concentration 50 µM inhibit the cell viability for at least 60 %. Those drugs were further tested in wider concentration range. With this we determined the relation between concentration and inhibinatory effect and the drug concentration wich inhibits cell viability for half (IC50). Out of all tested drugs 16 showed appropriate inhibitory activity, ten of them were anticancer and six were antibacterial. For better drugs evaluation we should use other cell lines that would prove the information about the selectivity of those inhibitors. Our results will represent a good basis for furher testings and synthesis of new inhibitors.

• Ključne besede: cancer, topoisomerase, Hsp90, inhibitors, cell proliferation