Registro:
| Documento: | Tesis Doctoral |
| Título: | Desarrollo de un nuevo inhibidor de la enzima Acil-CoA sintetasa 4 para su aplicación potencial en el tratamiento de cáncer de mama, ovario y próstata |
| Título alternativo: | Development of a novel Acyl-CoA synthetase 4 inhibitor for potential application in the treatment of breast, ovarian, and prostate cancer |
| Autor: | Prada, Jesica Giselle |
| Editor: | Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales |
| Lugar de trabajo: | Universidad de Buenos Aires - CONICET. Instituto de Investigaciones Biomédicas (INBIOMED)
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| Fecha de defensa: | 2024-08-30 |
| Fecha en portada: | 2024 |
| Grado Obtenido: | Doctorado |
| Título Obtenido: | Doctor de la Universidad de Buenos Aires en el área de Química Biológica |
| Departamento Docente: | Departamento de Química Biológica |
| Director: | Maloberti, Paula Mariana |
| Director Asistente: | Castillo, Ana Fernanda |
| Consejero: | Pecci, Adalí |
| Jurado: | Calvo, Juan Carlos; Garona, Juan; Randi, Andrea Silvana |
| Idioma: | Español |
| Palabras clave: | Acil-CoA SINTETASA 4; ACIDO ARAQUIDONICO; CANCER DE MAMA; CANCER DE PROSTATA; CANCER DE OVARIO EPITELIAL; NUEVO INHIBIDORAcyl-CoA SYNTHETASE 4; ARACHIDONIC ACID; BREAST CANCER; PROSTATE CANCER; EPITHELIAL OVARY CANCER; NEW INHIBITOR |
| Formato: | PDF |
| Handle: |
http://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n7618_Prada |
| PDF: | https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/download/tesis/tesis_n7618_Prada.pdf |
| Registro: | https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/collection/tesis/document/tesis_n7618_Prada |
| Ubicación: | QUI 007618 |
| Derechos de Acceso: | Esta obra puede ser leída, grabada y utilizada con fines de estudio, investigación y docencia. Es necesario el reconocimiento de autoría mediante la cita correspondiente. Prada, Jesica Giselle. (2024). Desarrollo de un nuevo inhibidor de la enzima Acil-CoA sintetasa 4 para su aplicación potencial en el tratamiento de cáncer de mama, ovario y próstata. (Tesis Doctoral. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales). Recuperado de http://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n7618_Prada |
Resumen:
La enzima acil-CoA sintetasa 4 (ACSL4) es una enzima clave en el metabolismo lipídico que ejerce su función a través de la regulación de los niveles del ácido araquidónico intracelulares. Dado su papel en el metabolismo de este ácido graso, recientemente se la ha vinculado a un nuevo tipo de muerte celular denominado ferroptosis. Además, la desregulación de los niveles de ácido araquidónico está vinculada con enfermedades cardiovasculares, inflamatorias, trastornos neurodegenerativos y cáncer, por lo que esta enzima se ha convertido en un blanco terapéutico clave. Numerosos trabajos han demostrado el rol de ACSL4 en la agresividad tumoral en cáncer de mama y próstata. Por esta razón, el interés en la búsqueda de inhibidores de la enzima con potencial uso terapéutico se ha incrementado. En este trabajo de tesis doctoral se presenta el desarrollo de un nuevo inhibidor específico de ACSL4, y el estudio de su efecto en modelos tumorales agresivos de cáncer de mama, de ovario y de próstata. Luego de realizar el cribado de las moléculas potenciales inhibidoras de ACSL4 mediante docking virtual, se seleccionó una de ellas, se optimizó químicamente y se obtuvo el compuesto PRGL493. Este compuesto demostró ser un eficaz inhibidor de la enzima en ensayos tanto in vitro como en líneas celulares, mostrando una mayor potencia en comparación con la rosiglitazona, otro inhibidor. En modelos de cáncer de mama triple negativo y cáncer de próstata resistente a la castración, PRGL493 redujo de manera significativa parámetros de agresividad como la proliferación y migración celular. La inhibición de ACSL4 por PRGL493 restauró la expresión de los receptores de estrógenos α y de andrógenos en células de cáncer de mama triple negativo y cáncer de próstata resistente a la castración, respectivamente. Además, se observó una disminución en los niveles de transportadores asociados al eflujo y resistencia a quimioterapéuticos en las células tumorales tratadas con este compuesto inhibidor. El compuesto también inhibió la expresión de varios componentes de la vía de señalización PI3K/AKT/mTOR, entre ellos pGSK3αβ, pS6 y pAKT. Se realizaron ensayos en las líneas celulares de próstata y mama utilizando concentraciones subefectivas de fármacos quimioterapéuticos utilizados en la clínica, junto con una concentración subefectiva del compuesto PRGL493. Se observó una inhibición significativa y sinérgica en la proliferación celular al combinar estos compuestos, indicando una sensibilización a los tratamientos por el uso de PRGL493. Además, la combinación del inhibidor con 4-hidroxitamoxifeono sensibilizó a las células de cáncer de mama triple negativo al tratamiento hormonal. Previamente se demostró el papel de la enzima ACSL4 en la esteroidogénesis en la regulación del transporte de colesterol, paso limitante de este proceso, a través de la proteína StAR. En este trabajo de tesis se demuestra que PRGL493 inhibe la esteroidogénesis mediante experimentos tanto en líneas celulares como in vivo. Además, este inhibidor disminuyó significativamente la síntesis de StAR y de esteroides en células de cáncer de próstata. En modelos de xenoinjerto de células de cáncer de mama triple negativo y de cáncer de próstata resistente a la castración tratados con PRGL493, se observó una disminución en el volumen tumoral de los ratones. Los tumores mostraron un aumento en la expresión de receptores de estrógenos α y andrógenos, respectivamente, así como una disminución en los niveles de Ki67, un marcador de proliferación celular, indicando una disminución en la agresividad tumoral y sugiriendo una posible respuesta a los tratamientos hormonales. Se analizó el papel de ASCL4 en el cáncer de ovario epitelial (COE). Se observó una expresión de ACSL4 significativamente incrementada en muestras de ovario de pacientes con COE en comparación con el tejido normal. Asimismo, se detectó una mayor expresión de ACSL4 en líneas celulares de COE en comparación con la línea de ovario control. PRGL493 inhibió la proliferación y migración celular de modelos celulares de COE. Además, el inhibidor disminuyó el eflujo de drogas mediada por transportadores ABC, involucrados en el mecanismo de resistencia a quimioterapéuticos. La combinación del inhibidor junto a tratamientos utilizados en COE produjo un efecto sinérgico sobre la inhibición de la proliferación celular al utilizar las drogas en dosis subefectivas. Este trabajo proporciona una prueba de concepto para la posible aplicación de PRGL493 en la práctica clínica. Además, estos hallazgos pueden ser clave para terapias dirigidas al control del crecimiento tumoral y la resistencia a fármacos en tumores que expresan ACSL4 y dependen de la síntesis de esteroides. El uso de tratamientos combinados de inhibidores de ACSL4 con quimioterapéuticos o terapia hormonal podría mejorar la eficacia y disminuir los efectos colaterales producidos por estas drogas.
Abstract:
The enzyme acyl-CoA synthetase 4 (ACSL4) is a key player in lipid metabolism, functioning through the regulation of intracellular arachidonic acid levels. Given its role in arachidonic acid metabolism, it has recently been linked to a novel form of cell death known as ferroptosis. Moreover, dysregulation of arachidonic acid levels is associated with cardiovascular diseases, inflammatory disorders, neurodegenerative conditions, and cancer, making ACSL4 a crucial therapeutic target. Numerous studies have demonstrated ACSL4's involvement in tumor aggressiveness in breast and prostate cancers, thereby increasing interest in the search for ACSL4 inhibitors with therapeutic potential. This doctoral thesis presents the development of a novel ACSL4-specific inhibitor and explores its effects in aggressive tumor models of breast, ovarian, and prostate cancers. Following virtual screening of potential ACSL4 inhibitors, one compound was selected, chemically optimized, and named PRGL493. This compound proved to be an effective inhibitor of the enzyme in both in vitro and in cell lines assays, demonstrating greater potency compared to rosiglitazone, another inhibitor. In triple-negative breast cancer and castration-resistant prostate cancer models, PRGL493 significantly reduced parameters of aggressiveness such as cell proliferation and migration. Inhibition of ACSL4 by PRGL493 restored the expression of estrogen α and androgen receptors in triple-negative breast cancer and castration-resistant prostate cancer cells, respectively. Furthermore, a decrease in efflux transporter levels and resistance to chemotherapy was observed in tumor cells treated with this inhibitor. The compound also inhibited the expression of several components of the PI3K/AKT/mTOR signaling pathway, including pGSK3αβ, pS6, and pAKT. Experiments were conducted using sub-effective concentrations of chemotherapy drugs in prostate and breast cell lines, combined with a sub-effective concentration of PRGL493. A significant and synergistic inhibition of cell proliferation was observed upon combining these compounds, indicating sensitization to treatments through the use of PRGL493. Additionally, the combination of the inhibitor with 4- hydroxytamoxifen sensitized triple-negative breast cancer cells to hormonal treatment. Previous studies have demonstrated the role of ACSL4 in steroidogenesis through the regulation of cholesterol transport, a limiting step in this process, via the StAR protein. This thesis work demonstrates that PRGL493 inhibits steroidogenesis in experiments both in cell lines and in vivo. Additionally, this inhibitor significantly reduced StAR and steroid synthesis in prostate cancer cells. In xenograft models of triple-negative breast cancer and castration-resistant prostate cancer treated with PRGL493, a decrease in tumor volume was observed. These tumors exhibited increased expression of estrogen α and androgen receptors, respectively, and decreased levels of Ki67, a marker of cell proliferation, indicating reduced tumor aggressiveness and suggesting a potential response to hormonal treatments. The role of ACSL4 in epithelial ovarian cancer (EOC) was analyzed. ACSL4 expression was significantly increased in ovarian samples from EOC patients compared to normal tissue. Additionally, higher ACSL4 expression was detected in EOC cell lines compared to the control ovarian line. In EOC cell models, PRGL493 inhibited cell proliferation and migration, and also reduced drug efflux mediated by ABC transporters involved in chemotherapy resistance. The combination of the inhibitor with drugs used in EOC treatment showed a synergistic effect in inhibiting cell proliferation when used at sub-effective doses. This work provides a proof of concept for the potential clinical application of PRGL493. Furthermore, these findings may be crucial for therapies aimed at controlling tumor growth and drug resistance in tumors expressing ACSL4 and dependent on steroid synthesis. The use of combination therapies involving ACSL4 inhibitors with chemotherapy drugs or hormonal therapy could enhance efficacy and reduce the side effects associated with these medications.
Citación:
---------- APA ----------
Prada, Jesica Giselle. (2024). Desarrollo de un nuevo inhibidor de la enzima Acil-CoA sintetasa 4 para su aplicación potencial en el tratamiento de cáncer de mama, ovario y próstata. (Tesis Doctoral. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales.). Recuperado de https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n7618_Prada
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Prada, Jesica Giselle. "Desarrollo de un nuevo inhibidor de la enzima Acil-CoA sintetasa 4 para su aplicación potencial en el tratamiento de cáncer de mama, ovario y próstata". Tesis Doctoral, Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, 2024.https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n7618_Prada
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