6. farmaci antinucleotidi 8. farmaci inibitori della ... · dna rna proteina duplicazione...

JeanJeanJeanJean----FranFranFranFranççççois DESAPHY ois DESAPHY ois DESAPHY ois DESAPHY

6. Farmaci antinucleotidi

7. Farmaci antimitotici

8. Farmaci inibitori della sintesi proteica

9. Farmaci inibitori della parete batterica

10. Farmaci antifungini

11. Farmaci antivirali

12. Anticorpi monoclonali

13. inibitori tirosin-chinasici

14. citochine

…

CHEMIOTERAPIACHEMIOTERAPIA--77

Farmaci antiFarmaci anti--mitoticimitotici(inibitori del DNA e della Mitosi)(inibitori del DNA e della Mitosi)

JeanJeanJeanJean----FranFranFranFranççççois DESAPHY ois DESAPHY ois DESAPHY ois DESAPHY

Corso di Farmacologia & Tossicologia, 2015Corso di Farmacologia & Tossicologia, 2015Corso di Farmacologia & Tossicologia, 2015Corso di Farmacologia & Tossicologia, 2015

Watson & Crick, 1953

Ossatura di zuccheri:

Catena di desossiribosio con legami fosfodiestere

DNA

guanina citosina

adenina timina

PURINE PIRIMIDINE

2008© J.F. DESAPHY

Duplicazione del DNA: fase S Duplicazione del DNA: fase S Duplicazione del DNA: fase S Duplicazione del DNA: fase S

2010© J.F. DESAPHY

DNA

RNA

proteina

duplicazione

traduzione

trascrizione

DNAdesossinucleotidi

nucleotidi

aminoacidi

DNA

RNA

proteina

duplicazione

traduzione

trascrizione

DNA DNA

RNA

proteina

duplicazione

traduzione

trascrizione

DNAdesossinucleotidi

nucleotidi

aminoacidi

divisione cellulare

Sintesi proteica

DNA polimerasi

RNA polimerasi

ribosomi

Enzimi della Duplicazione del DNA (fase S) Enzimi della Duplicazione del DNA (fase S) Enzimi della Duplicazione del DNA (fase S) Enzimi della Duplicazione del DNA (fase S)

2008© J.F. DESAPHY

elicasi

elicasi

topoisomerasi

DNA primasi

DNA polimerasi

Sintesi del DNA

Iniziazione

Separazione

dei 2 filamenti

Eliminazione dei

superavvolgimenti

Microtubuli & Mitosi: fase M Microtubuli & Mitosi: fase M Microtubuli & Mitosi: fase M Microtubuli & Mitosi: fase M

2011© J.F. DESAPHY

fase G1

(2n)

fase G2

(4n)

metafase

anafase

(2n)

apparato

mitotico

cromatidi

duplicazione del

DNA

citodieresi

fase S

paterna

materna

Fuso mitotico

Farmaci antiDNA e antiMITOSIFarmaci antiDNA e antiMITOSIFarmaci antiDNA e antiMITOSIFarmaci antiDNA e antiMITOSI

2008© J.F. DESAPHY

AGENTI DANNEGGIANTI IL DNA

agenti alchilanti: ciclofosfamide, nitrosuree, ecc...

derivati del platino: cisplatino, oxaliplatino

antibiotici: bleomicina, mitomicina

INIBITORI DELLE TOPOISOMERASI

Topoisomerasi I: camptotecine: irinotecano, topotecano

Topoisomerasi II: antracicline, epipodofillotossine

Girasi: fluorochinoloni

INIBITORI DEI MICROTUBULIpolimerizzazione: alcaloidi della vinca, (colchicina), griseofulvina

depolimerizzazione: tassani

Agenti alchilantiAgenti alchilantiAgenti alchilantiAgenti alchilantiAgenti alchilantiAgenti alchilantiAgenti alchilantiAgenti alchilanti

2008© J.F. DESAPHY

Molecole elettrofile base nucleofile

Danno al DNA

Legami covalenti

Rotture del DNA

Mutazioni

Apoptosi

rischio di

neoplasia

secondaria

Esempi di reattivi elettrofiliEsempi di reattivi elettrofiliEsempi di reattivi elettrofiliEsempi di reattivi elettrofili

C+ RR

H

Ioni carbonio

N+ HR

Ioni nitrenio

C°RR

R

Radicali liberi

N+N

R

Ioni diazonio

OR

R

EpossiN

+ C

H2

CH

2

R

R

Ioni aziridinico

amine aromatiche

acetamidi

nitrocomposti

aloalcani

nitrosocomposti

idrazine simmetriche IPA

aflatossine

alcheni

Mostarde azotate

2008© J.F. DESAPHY

Siti nucleofili delle baseSiti nucleofili delle baseSiti nucleofili delle baseSiti nucleofili delle base

2008© J.F. DESAPHY

7

4

3

6

3

1

Base posizione effetto

guanina N7 delezione

O6 transizione

timina O4 transizione

Adenina N3 blocco della sintesi

Alchilazione della guanina in O6

guanina

desossiribosio

N N

NN

O

N

H

H

H

citosina

timina

desossiribosio

N N

N

N

H

H

H

O

CH3

N

O6-metilguanina

agente alchilante

G-C A-TDopo replicazione, sarà avvenuta la transizione:

Base posizione effetto

guanina N7 delezione

O6 transizione

timina O4 transizione

Adenina N3 blocco della sintesi

2008© J.F. DESAPHY

Mutazioni puntiformi indotte

nucleotide

alteratomutazione

mutazione

mutazione

replicazione

replicazione

replicazione

2011© J.F. DESAPHY

Alchilazione della guanina in N7

guanina

desossiribosio

N N

NN

O

N

H

H

H

citosina

desossiribosio

N+

N

N

N

H

H

H

O

N

CH2

CH2

NR

R

agente alchilante

2008© J.F. DESAPHY

N+ C

H2

CH

2

R

R

Ioni aziridinico

Rottura del legame glicosidico

Si stacca la guanina

bis-alchilazione

LEGAME CROCIATO

guanina

desossiribosio

N N

NN

O

N

H

H

H

N

R

ClCl

N+

CH

2

CH

2

R

CH2

C

H2

Cl

Cl-

NCH

2

CH

2

R

CH2+C

H2

Cl +

bis(cloroetil)amina

desossiribosio

N

N

N

O

H

N

N

H

H desossiribosio

N N

NN

O

N

H

H

H

NCH

2

CH

2

R

C

H2

C

H2

++

ciclizzazione intramolecolare

carbonio reattivo

7-alchilguanina 7-alchilguanina

2008© J.F. DESAPHY

carbocatione

Legame crociato

blocco sintesi proteica

Alterazione della trascrizione

Alterazione della replicazione

blocco in fase G2

apoptosi

2008© J.F. DESAPHY

Farmaci alchilantiFarmaci alchilantiFarmaci alchilantiFarmaci alchilantiFarmaci alchilantiFarmaci alchilantiFarmaci alchilantiFarmaci alchilanti

2008© J.F. DESAPHY

Mostarde azotate:

ciclofosfamide, ifosfamide

Leucemie, immunosoppressore

estramustina: mustina coniugata con estradiolo

azione citotossica e ormonale, tumori prostatici

meclorotamina, melfalan, clorambucil

Trietileneamine: tiopeta nel tumore della vescica

Nitrosuree:

lomustina, carmustina, streptozocina

lipofili, tumori del cervello e delle meningi

effetti mielosoppressori pronunciati

Alchilsulfonati: Bulsufan

effetti selettivi sul midollo osseo, leucemia granulocitica cronica

Triazeni: Dacarbazina

melanoma maligno, morbo di Hodgkin

O

PNH O

N

Cl

Cl

O

N NH

Cl Cl

NO

Mostarde AzotateMostarde AzotateMostarde AzotateMostarde AzotateMostarde AzotateMostarde AzotateMostarde AzotateMostarde Azotate

2008© J.F. DESAPHY

O

PNH O

N

Cl

Cl

N

CH2

CH2

CH2Cl

CH2

Cl

NH2

HOOC

Meclorotaminaciclosfofamide

N

PNH O

N

Cl

Cl

isfofamide

CH3

N

CH2

CH2

CH2Cl

CH2

Cl

Melfalan

CH2

CH2CH

2HOOC N

CH2

CH2

CH2Cl

CH2

Cl

clorambucil

Maggior selettività

Minor tossicità

Il gruppo fenilico sostituito

riduce la velocità di formazione

del carbocatione permettendo

il raggiungimento del sito

d’azione prima di svolgere

l’azione citotossica.

Molti di questi farmaci

necessitano di

una attivazione metabolica

Bioattivazione del ciclosfofamideBioattivazione del ciclosfofamideBioattivazione del ciclosfofamideBioattivazione del ciclosfofamideBioattivazione del ciclosfofamideBioattivazione del ciclosfofamideBioattivazione del ciclosfofamideBioattivazione del ciclosfofamide

2008© J.F. DESAPHY

O

PNH O

N

Cl

Cl

O

PNH O

N

Cl

Cl

OHcitocromo P450

ossidasi epaticaO

PNH O

N

Cl

Cl

Oossidasi

O

PNH

2

O

N

Cl

Cl

OOH

PNH

2

O

N

Cl

Cl

O

PNH

2

O

N

Cl

Cl

OH

O

aldeide

ossidasi+

Ciclofosfamide

(profarmaco)

4-idrossiciclofosfamide

(attiva)

4-chetociclofosfamide

(inattiva)

carbossifosfamide

(inattiva)

aldofosfamide

(attiva)

Mostarda

fosforamidata

(citotossica)

acroleina

(citotossica)

HCH

O

CH2

FEGATO

Azione

farmacologica

Azione

Tossica

Cistite emorragica

non

enzimatica

mesna Sodio 2-mercaptoetano sulfonato


2008© J.F. DESAPHY

Mecloratamina

somministrazione endovenosa per limitare la tossicità, emivita breve

terapia combinata contro morbo di Hodgkin (protocollo MOPP)

tossicità acuta: nausea, vomito, lacrimazione, mielodepressione

blocco della funzione riproduttiva, teratogeno

attività cutanea vescicante

Ciclosfofamide

nessun attività vescicante, meno tossico

somministrazione orale/endovenosa e bioattivazione epatica

solo o in combinazione, numerosi linfomi e carcinomi

Ifosfamide

grave tossicità sul tratto urinario, compensata da idratazione e Mesna

disturbi del SNC, neurotossicità

Carcinoma delle cellule germinali testicolari, sarcomi pediatrici e adulti

Melfalan

Azioni simili alla meclorotamina

assorbimento incompleto dopo somministrazione orale

Non vescicante, tossicità ematologica

Terapia standard del mieloma multiplo negli anziani

in associazione con prednisone

Clorambucil

assorbimento prevedibile, metabolismo totale

leucemia linfocitaria cronica, macroglobulinemia

Azione lenta, possibile terapia prolungata con minor effetti avversi


2008© J.F. DESAPHY

Estramustina

Mostarda azotata + Estradiolo

Penetra solo nelle cellule che possiedono recettori estrogenici �� azione selettiva

Carcinoma metastatico della prostata

Via orale durante i pasti con antiacidi. Nausea e vomito ad inizio terapia.

Effetti mielosoppressivi ridotti.

Possibile insufficienza cardiaca in pazienti cardiopatici.

Il polimorfismo 478G>A (G160R) nell’enzima MGMT, presente nel 15% dei

caucasi, induce resistenza alla benzil-guanina

Riparazione diretta del DNA alchilato ad opera della MGMT

2008© J.F. DESAPHY

Farmacogenetica dei farmaci alchilantiFarmacogenetica dei farmaci alchilantiFarmacogenetica dei farmaci alchilantiFarmacogenetica dei farmaci alchilanti

MGMT (DNA metilguanina metil trasferasi)

guanina metil-guanina

agenti alchilanti

citotossicità

O6-benzil-guanina (aggiunta al trattamento con agenti alchilanti)

Derivati del platinoDerivati del platinoDerivati del platinoDerivati del platino

2008© J.F. DESAPHY

Scoperta casuale degli effetti citotossici negli 60’ durante lo studio degli effetti dei

campi elettrici sulla proliferazione di E. coli, il platino rilasciato dagli elettrodi

inibiva la proliferazione batterica.

Meccanismo d’azione: legame al N7 delle guanine

legami crociati tra 2 guanine o guanina/adenina adiacenti

PtNH

3Cl

ClNH3

cisplatino

Apoptosi indotta da danni al DNA

Inibizione replicazione, trascrizione, rotture, errori


2008© J.F. DESAPHY

Antitumorali di ampio uso

cisplatino: tumori del testicolo

(85% di guarigione con CisPt, etoposide, bleomicina, vinblastina)

tumori ovaio, vescica, polmonari

somministrazione endovenosa o topica

carboplatino: stesso uso ma minor effetti avversi

oxaliplatino: tumori colorettali

sinergismo con 5-FU

Effetti avversi: mutageni, teratogeni, cancerogeni (leucemia secondaria)

cisplatino: nefrotossicità (più lieve con carboplatino)

aggravata da vomito, ridotta con idratazione

ototossicità, neuropatia, mielodepressione lieve,

oxaliplatino: neurotossicità acuta

Derivati del platino utilizzati in

chemioterapia antitumorale.

Meccanismo d’azione dell’oxaliplatino.


2011© J.F. DESAPHY

Effetti dipendenti principalmente da

accumulo intracellulari del farmaco (efflusso)

concentrazione intracellulari di glutatione (coniugazione)

sistemi di riparazione del DNA

DIFFUSIONE

Somministrazione

endovenosa

CELLULA

coniugazioneidrolisi

EFFLUSSOUPTAKE

FARMACO

ATTIVO

CIRCOLO SANGUIGNO

legame

DNARIPARAZIONE

DNA

OXALIPATINO Legame proteico ELIMINAZIONE


2008© J.F. DESAPHY

Idrolisi non-enzimatica

Coniugazione enzimatica

effetto

terapeutico

metabolismo

eliminazione

glutatione


2008© J.F. DESAPHY


agenti alchilanti: ciclofosfamide, nitrouree, ecc...









AntibioticiAntibioticiAntibioticiAntibiotici

2008© J.F. DESAPHY

Tumori epidermoidali, linfomi,

Tumori del testicolo, del polmone,

della testa e del collo, della cervice

Effetti avversi

scarsamente mielosoppressiva (�� terapia combinata)

Anafilassi; brividi e febbre; eruzioni cutanee;

fibrosi polmonare a dosi >200mg/m2

cumulabile ed irreversibile

dovuta a reattività con ossigeno

bleomicina

Prodotto da Streptococchi

Lega il Fe2+ o Cu2+ e il DNA

In presenza di O2, libera radicali liberi che

rompono la catena di DNA

Somministrazione parenterale o topica

Metabolismo da idrolasi (�� resistenza)

R

R(A2): - NHCH2CH

2CH

2S

+

CH3

CH3

R(B2): - NH(CH2)4NH

NH2

NH

AntibioticiAntibioticiAntibioticiAntibiotici

2008© J.F. DESAPHY

•In associazione: Adenocarcinoma gastrico, cancro del colon, mammella e

polmone, tumore della vescica a cellule transizionali

•radiosensibilizzante

mitomicina

Effetti avversi

Il travaso locale provoca necrosi tissutale

mielosoppressione, con leucopenia e trombocitopenia dopo 4-6 sett.

letargia; febbre; sindrome emolitica uremica

Isolata da Streptococchi

Somministrazione endovenosa

Bioattivazione per riduzione

agisce nelle zone ipossiche

Agente alchilante bifunzionale

N6 dell’adenina

O6 e N7 della guanina

Resistenza per ridotta attivazione, inattivazione intracell., estrusione da glicoP


2008© J.F. DESAPHY











Topoisomerasi ITopoisomerasi ITopoisomerasi ITopoisomerasi I

2008© J.F. DESAPHY

3 avvolgimenti

negativi

2 avvolgimenti

negativi

doppia

elica

doppia

elica

Reazione di

trans-esterificazione

Inibitori della topoisomerasi IInibitori della topoisomerasi IInibitori della topoisomerasi IInibitori della topoisomerasi I

2008© J.F. DESAPHY

Camptotecine

Camptotecina: alcaloide estratto da Camptotheca acuminata

potente agente antitumorale

effetti tossici marcati: mielodepressione e cistite emorragica

Taglio del DNAComplesso ternario stabile

Frammentazione del DNA

morte

Stabilizzazione del complesso DNA-topoISpecifici fase S

Inibitori della topoisomerasi IInibitori della topoisomerasi IInibitori della topoisomerasi IInibitori della topoisomerasi I

2008© J.F. DESAPHY

Camptotecine: irinotecano, topotecano

Analoghi della camptotecina, più solubili e meno tossici

Irinotecano:

Profarmaco attivato a SN-38 da carbossilesterasi

Eliminato dopo glucuronidazione

Tumori avanzati del colon-retto, altri

Effetti avversi: diarrea potenzialmente fatale, mielosoppressione

Topotecano:

Via endovenosa, eliminazione renale della forma idrolizzata (tossicità in pazienti

con insufficienza renale)

tumori metastatici dell’ovaio (anche resistenti al cisplatino), tumori polmonari,

altri

Effetti avversi: mielosoppressione

N

N

O

O

OOH

CH3CH

2

79

10

NN C O

O

C10 C9 C7

CAMPTOTECINA H H H

IRINOTECANO OH (CH3)2NHCH2 H

TOPOTECANO H CH3CH2

Topoisomerasi IITopoisomerasi IITopoisomerasi IITopoisomerasi II

2008© J.F. DESAPHY

DNA

Inibitori della topoisomerasi IIInibitori della topoisomerasi IIInibitori della topoisomerasi IIInibitori della topoisomerasi II 2011© J.F. DESAPHY

antraciclineAntibiotici isolati da Streptomyces peucetius

Daunorubicina:

Leucemia acuta, linfoma di Hodgkin, altri linfomi,

Doxorubicina:

Leucemie + tumori mammari e polmonari

Mitoxantorne: carcinoma della prostata

Somministrazione endovenosa

Escrezione nella bile, dosaggio ridotto in pazienti

con disfunzione epatica

Effetti avversi

Nausea e vomito; mielodeppressione

aritmie cardiache

Insufficienza cardiaca congestizia con dosi

cumulative, dovuta a produzione di ROS.

Attenuata dall’antiossidante dexrazoxano

Cardiotossicità maggiore della daunomicina

uso limitato alla leucemia acuta

Cardiotossicità minor con mitoxantorne

Inibizione topo II rottura DNA morte

apoptosi p53-mediata

Agente

intercalante

Tetraciclo idrofobico planare

daunorubicina

epirubicina

doxorubicina

mitoxantorneepirubicina

Inibitori della topoisomerasi IIInibitori della topoisomerasi IIInibitori della topoisomerasi IIInibitori della topoisomerasi II

2008© J.F. DESAPHY

Epipodofillotossine: etoposide, teniposide

Il tetraciclo potrebbe legarsi

al sito di clivaggio del complesso

DNA-topo II, bloccando l’enzima

rottura DNA morte

Derivati semisintetici da alcaloidi estratti da

Podophyllum peltatum (mandragora americana)

Linfomi, linfoma di Hodgkin, cancro del testicolo, cancro

del polmone (in particolare a piccole cellule), leucemia

acuta

per Os o e.v., eliminati dal rene

Resistenza frequente dipendente da glicoproteina-P

Effetti avversi

Nausea e vomito; mielodepressione; neuropatia

periferica;

aumento della tossicità in caso d‘insufficienza renale

E

podofillotossine

Antibiotici battericidi orali

Azione specifica sulla topoisomerasi IV (gram+) e sulla DNA girasi (gram-)

batteriche

Infezioni urogenitali, respiratorie, e gastrointestinali

(E. Coli, Klebsiella pneumonae, campylobacter jejuni, enterobacter, neisseria,

salmonella, ecc...)

Politerapia antitubercolare multiresistente

Profilassi in pazienti immunodepressi (AIDS, chemioterapia antineoplasia)

Resistenza frequente anche se lenta

mutazioni della DNA-girasi

ridotta permeabilità di gram-negativi

aumentato efflusso

Effetti avversi

5%: nausea, vomito e anoressia

<5%: mal di testa, disturbi del sonno, vertigini e cambiamenti d'umore

Inibitori della DNA girasiInibitori della DNA girasiInibitori della DNA girasiInibitori della DNA girasi

2008© J.F. DESAPHY

fluorochinoloni: ciprofloxacina, ofloxacina, levofloxacinaX N

O

COOH

R1

R7

R6

Inibitori dei microtubuliInibitori dei microtubuliInibitori dei microtubuliInibitori dei microtubuli

premetafase

Tassani

(paclitaxel, docetaxel)

Alcaloidi della Vinca

(vinblastina, vincristina)

Epotiloni

(Ixabepilone)

Blocco in interfase G2/M

JJJJ----F DesaphyF DesaphyF DesaphyF Desaphy


2008© J.F. DESAPHY

ββββ-tubulinaαααα-tubulina

-

+

La polimerizzazione prevede l’idrolisi del

GTP a GDP da parte della ββββ-tubulina

β-tubulina

αααα-tubulina

Sito di

idrolisi

del GTP

Sito di

binding

del GTP

Alcaloidi della Vinca

tassani

colchicina

epotiloni

Windebank & Grisold, 2008


Stabilizing - destabilizing

stabilizzante

destabilizzante

tassani

epotiloni

Alcaloidi

della Vinca



2008© J.F. DESAPHY

Alcaloidi della Vinca rosea: vinblastina, vincristina

Si legano all’estremità positiva del microtubulo, destabilizzandolo

vinblastina: Alcuni linfomi, polichemioterapia con bleomicina e cisplatino

contro il tumore metastatico del testicolo

Effetti avversi mielosoppressione, nausea e vomito

Vincristina: leucemie pediatriche

polichemioterapia contro linfomi e malattia di Hodgkin

Effetti avversi neuropatia periferica, nausea e vomito, mielosoppressione

vincristina

vinblastina


2008© J.F. DESAPHY

Tassani: paclitaxel, docetaxel

Il tassolo viene estratto dalla corteccia di alberi

del genere Taxus. Oggi prodotti derivati mediante

semi-sintesi da precursori estratti dagli aghi

dell’albero.

promuovono la formazione di microtubuli,

arresto delle cellule in fase M,

apoptosi

P: Tumore della mammella, polmone, ovaio,

testa-collo e vescica

D: Tumori mammari e polmonari (non a

piccole cellule), prostata, stomaco, testa-

collo

Effetti avversi

Mielodepressione, mialgia, artralgia,

neuropatia

Neuropatia periferica indotta dagli IM

Swain & Arezzo, 2008

Incidenza e severità dipende da:

dosi/cicli cumulativi

dose per ogni ciclo

durata dell’infusione

La NP è reversibile con la cessazione del trattamento o la riduzione della dose

Necessita diagnosi precoce

�� NP dose-limitante


Parastesia: sensibilità tattile abnorma

Tingling: formicolio

2008© J.F. DESAPHY

A neuromuscular synapse with

synaptic boutons labeled in

green, axon microtubules in

red, and muscle actin in blue www.gurdon.cam.ac.uk/brand.html



Ipotesi principale: interruzione del trasporto assonale

2008© J.F. DESAPHY

�Lunghezza dell’assone

�Fenestrazione della barriera sangue-nerve

Protezione dei neuroni centrali dalla barriera ematoencefalica


Perché i nervi periferici sono particolarmente sensibili ?

Unica Opzione Terapeutica: riduzione della dose

2008© J.F. DESAPHY


Rischio di perdita dell’ efficacia antitumorale


2011© J.F. DESAPHY

Epotiloni

Isolati dal myxobacterium Sorangium cellulosum

Meccanismo d’azione simile ai tassani, ma struttura chimica

più semplice. Promuovono la formazione di microtubuli

e arresto delle cellule in fase M, apoptosi

Efficacia maggiore che i tassani in vitro e umani

Effetti avversi minori

Efficace anche in tumori resistenti a paclitaxel

2007: FDA approva ixabepilone in combinazione con

capecitabina/-5FU per il cancro metastatico della

mammella resistente ad altri farmaci (tassani o

antracicline)

Rifiutato dall’EMEA (neuropatia vs. benefici)

R = H : epotilone A

R = CH3 . epotilone B

R = H : epotilone c

R = CH3 . epotilone D

R = H : epotilone E

R = CH3 . epotilone F

ixabepilone

http://www.ema.europa.eu/docs/en_GB/document_library/Summary_of_opinion_-_Initial_authorisation/human/000930/WC500014746.pdf

6. farmaci antinucleotidi 8. farmaci inibitori della ... · dna rna proteina duplicazione...

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