FACULTAD DE FARMACIA

UNIVERSIDAD COMPLUTENSE

TRABAJO FIN DE GRADO

TÍTULO: Fármacos Multidiana en la Terapia

contra el Cáncer

Autor: Sergio Sepulcre Prieto

Tutor: Maria Teresa Ramos

Convocatoria: Julio

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Resumen

En este trabajo, se va a realizar un estudio de los fármacos y terapias multidiana,

principalmente la explicación de su mecanismo, ventajas y desventajas frente a las terapias

con fármacos monodiana y su aplicación sobre la enfermedad del cáncer. Se van a tratar

temas diversos cómo generar cabezas de serie de este tipo de ligandos múltiples y los pasos

de diseño que se siguen hasta llegar a una molécula con una actividad deseada. Además, se

explicará el diseño y los diferentes análogos de un fármaco multidiana como es en este caso

el Sunitinib, utilizado como antitumoral al inhibir la angiogénesis y crecimiento tumoral al

inhibir los receptores tirosina quinasa que controlan funciones celulares como el crecimiento,

y la utilización de sus análogos o compuestos derivados utilizados también para el tratamiento

frente al cáncer y obtención de imágenes PET.

Objetivos

- Explicación de la búsqueda de compuestos cabezas de serie que puedan ser usados como

fármacos multidiana.

- Desarrollo y optimización del cabeza de serie hasta obtener la molécula multidiana de

interés.

- Explicación desarrollo del cáncer, así como acción de las tirosinas quinasas en esta

enfermedad y los fármacos multidiana como alternativa a la terapia monodiana en la

inhibición de estos receptores.

- Diseño de un fármaco multidiana, en este caso el sunitinib, para el tratamiento del cáncer y

la obtención de sus análogos, así como sus usos.

Metodología

Se trata de una revisión bibliográfica en la que se ha obtenido información de libros y artículos

científicos en PubMed y BuCea utilizando las palabras claves: lead generation, multitarget,

multi-ligands, sunitinib, cabeza de serie, cáncer.

Introducción y antecedentes

1.- Fármacos multidiana

Al hablar de fármacos multidiana nos referimos a moléculas capaces de interactuar con dos

o más dianas terapéuticas diferentes. Aunque el fármaco podría tener menor afinidad por

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cada uno de sus receptores, existen estudios que demuestran que pueden tener mayor

eficacia respecto a otros fármacos más selectivos.

Se están usando numerosos términos para referirnos a estos compuestos como ligandos

dobles, múltiples, heterodímeros, bloqueadores triples... para agrupar todos estos términos

en uno, a los fármacos multidiana se denominan como Designed Multiple Ligands (DMLs).1

Tradicionalmente se han usado tres tipos de terapias multidiana:

• Cocktails de fármacos: los cuales son formados por diferentes tipos de fármacos, cada

una presentada en una forma farmacéutica individual diferente y con acción

farmacológica diferente. El problema es el poco seguimiento del paciente del

tratamiento debido al alto número de medicamentos diferentes en las tomas.

• Fixed dose combination (FDCs) : dos o más fármacos se co-formulan en la misma forma

farmacéutica, por lo que se hacen los regímenes de dosificación más sencillos y hay

un mayor seguimiento del tratamiento por parte del paciente. El problema es la

interacción entre los fármacos, la variabilidad entre cada paciente y los ensayos

clínicos largos y costosos.

• DMLs : serían fármacos multidiana, moléculas capaces de actuar con varias dianas de

manera simultánea. Esto los hace atractivos para el tratamiento de patologías como

el cáncer, depresión o Alzheimer. Poco a poco estos fármacos han evolucionado y se

han ido perfeccionando desde fármacos no selectivos con efectos indeseables hasta

llegar a fármacos multiligandos más seguros y eficaces.1

Hay enfermedades como el cáncer, Alzheimer, esquizofrenia..., son multi etilógicas y

producen diferentes procesos patológicos en el organismo. Estos son múltiples y tan

diferentes a veces que no es posible alcanzar el tratamiento de todas con fármacos de tipo

monodiana; por ello surgen las terapias multidiana, tratamientos que intentan actuar sobre

las diferentes dianas de la enfermedad. En un principio, estos tratamientos siempre han

consistido en usar un cóctel de fármacos, en el que cada una de las moléculas actuaba sobre

cada proceso de la enfermedad dentro de lo posible. Podríamos frenar un proceso

patogénico, pero resultaba que podríamos encontrar que hay más rutas o nuevos procesos

para producir estos daños, por ello usamos los fármacos multidiana, para intentar abarcar

todos estos múltiples procesos con una sola molécula. Hace unos años, se ha comenzado a

utilizar la terapia multidiana con los DMLs, el cual al ser relativamente nuevo se sigue aun

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desarrollando, ya que son capaces de actuar sobre diferentes dianas en la enfermedad y

aumenta la seguridad para el paciente disminuyendo la posibilidad de interacciones

farmacológicas entre otras muchas ventajas. 1

Figura 1. Los tres tipos de terapia multidiana

A pesar de que las FDC, son una oportunidad atractiva para la industria, hay riesgos

económicos, ya que los médicos pueden preferir combinaciones de fármacos de

monoterapias existentes que pueden ofrecer mayor flexibilidad y un mayor coste del

tratamiento en este caso. Otra serie de problemas son la interacción de los fármacos incluidos

en la propia FDC, la variabilidad interindividual de cada paciente y los ensayos clínicos largos

y costosos. En cambio, en los DMLs a pesar de tener que ajustar la actividad en las diferentes

dianas, el diseño y optimización de los ligandos se produce en un momento anterior y por lo

tanto menos costoso y se eliminan las interacciones farmacológicas que se pueden producir

en los cócteles.1

2.-Cáncer

El cáncer es el nombre que se le da a un conjunto de enfermedades que tiene un proceso

descontrolado en la división celular produciendo daños en el organismo. El problema del

cáncer es la capacidad de las células tumorales de proliferar y separarse del tumor principal y

diseminarse hacia órganos distantes, dando lugar a nuevos tumores. Este proceso

metastásico es producido por mutaciones y alteraciones genéticas y epigenéticas, que

confiere a las células tumorales la capacidad de perder contacto con las células vecinas y

migrar a través de la sangre y flujo linfático, hasta llegar a invadir nuevos tejidos y además

eludir el mecanismo de muerte celular programada que se activa. El cáncer requiere una

acumulación de alteraciones genéticas, activación de oncogenes y la supresión de algunos

genes que evitan los tumores.

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Las células tumorales reclutan células del estroma como fibroblastos, células y elementos

vasculares, estas células del estroma apoyan a las células cancerosas en su progresión. Para

el crecimiento del tumor es necesario el aporte de nutrientes y oxígeno, por lo que el primer

paso es la producción de factores angiogénicos como el factor de crecimiento (VEGF) y factor

de crecimiento derivado de plaquetas (PDGF) que actúan sobre las células endoteliales y

pericitos, induciendo al sistema a desarrollar nuevos vasos hacia la masa del tumor. De esta

manera, no sólo se obtienen los nutrientes y el oxígeno, sino también se les proporciona a las

células tumorales un camino para su diseminación a tejidos lejanos.

Por otra parte, los fibroblastos del tumor se activan dando lugar a un aumento de la secreción

de varios factores de crecimiento que actúan sobre la matriz extracelular que rodea la masa

tumoral definiéndola. También se debe de tener en cuenta que la célula cancerosa epitelial

puede reclutar leucocitos y necrófagos que liberan VEGF que apoyan la neoangiogénesis y

crecimiento epidérmico que promueve el crecimiento de las células tumorales. La ruptura de

estas interacciones es de gran interés ya que la inhibición impide la invasión de células

cancerosas.2

Figura 2. Actuación de las células cancerosas y células del microambiente en el cáncer

Uno de los agentes etiológicos de la enfermedad son los receptores de tirosina quinasa (RTKs),

los cuales rigen la proliferación celular, la migración y supervivencia. Cuando su actividad se

ve afectada por mutaciones o alteración en el equilibrio de muerte celular y crecimiento

celular, se convierten en oncoproteínas. Por ello los receptores tirosina quinasa (RTKs) se han

convertido en objetivo de la terapia monoclonal con anticuerpos y de los inhibidores de

tirosina quinasa (TKIs).

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El principal objetivo de la terapia contra el cáncer es interferir una de estas etapas. El

problema del tratamiento es la incapacidad de los agentes citotóxicos para bloquear

directamente el mecanismo de metástasis sin causar una amplia cantidad de efectos

secundarios, ya que no logran diferenciar las células cancerosas de las células proliferantes

sanas, atacando indiscriminadamente a ambas. El objetivo de los últimos años ha sido buscar

fármacos que inhiban selectivamente las células cancerosas y células del estroma

simultáneamente, evitando los perjuicios sobre los tejidos normales. Así se interferiría en el

desarrollo del tumor por ambos lados, inhibiendo la capacidad intrínseca de proliferación y el

apoyo del microambiente. Las investigaciones de nuevos fármacos multidiana han obtenido

resultados prometedores a la hora de actuar sobre ambos objetivos. Además, es común en

los fármacos de una sola diana que se produzca toxicidad, resistencia al fármaco y recaídas,

siendo insuficiente a la hora de tratar la enfermedad. El uso de los fármacos multidiana puede

llegar a solucionar estos últimos problemas descritos.2

3.- Proteínas quinasas

Proteínas que fosforilan específicamente las proteínas sustrato usando el grupo fosfato del

ATP. Son enzimas encargadas de regular múltiples funciones como la muerte celular, división

celular, transporte y secreción de sustancias, regulación del metabolismo, presión sanguínea

o síntesis de proteínas. El fallo de su actividad puede provocar múltiples enfermedades como

cáncer, inflamación o fallos metabólicos y funcionales.

Las proteínas quinasas conservan su dominio catalítico en secuencia y estructura, sin

embargo, difieren en cómo se regula su función catalítica.

La estructura general difiere en las zonas N-terminal y C-terminal, unidas por una región

bisagra dónde se sitúa el sitio catalítico. El reconocimiento del sustrato se produce en el

extremo C-terminal (loop de activación). La unión de ATP se realiza en la zona bisagra.3

Las proteínas quinasas tienen dos tipos de interacciones con los sustratos para reconocerlos:

• Reconocimiento de la secuencia de fosforilación en la proteína sustrato

• Interacciones entre la quinasa y sustrato por acoplamiento espacialmente separado

del sitio de fosforilación en el sustrato o dominio localizado distalmente desde el

sitio activo de la quinasa.

En los últimos años, las proteínas quinasas han sido objeto de estudio para el desarrollo de

nuevos fármacos que inhiben estas enzimas. Los primeros fármacos inhibidores de quinasas

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han sido orientados hacia el tratamiento del cáncer mayoritariamente, aunque también

existen algunos pocos orientados hacia enfermedades inflamatorias y neurodegenerativas.3

4.- Inhibidores de la tirosina quinasas (TKIs)

Moléculas que se unen a la zona catalítica de las quinasas en lugar del ATP interfiriendo con

la fosforilación de los transductores de señales intracelulares, inhibiendo las vías celulares.

A) Inhibidores reversibles: se unen débilmente en el receptor pudiéndose llegar a disociarse

a corto plazo del tumor, necesitándose dosis diarias

B) Inhibidores irreversibles: los preferidos en los tratamientos, se unen covalentemente y se

asegura una inhibición duradera.4

Figura 3. Actuación sobre los receptores quinasa de fármacos monodiana vs fármacos multidiana

Resultados y discusión

1.- Redes celulares "drug target maps"

La célula tiene que ser entendida como un sistema complejo de elementos interactivos que

están relacionados entre sí. De este concepto surgen las redes celulares, donde las moléculas

que interactúan son consideradas como elementos y tienen interacciones entre ellos. Esas

interacciones tienen una afinidad y pueden encontrarse como representaciones de procesos

de señalización.

Las redes celulares ofrecen una gran cantidad de posibilidades a la hora de buscar posibles

dianas. Por ejemplo, algunos elementos de señalización como las proteínas de la familia

quinasa se las ha denominado como redes críticas, ya que esta familia tiene múltiples

isoformas y todas con una gran importancia en el proceso de señalización. Es de gran interés

en el desarrollo de algunos fármacos contra el cáncer, ya que dan una idea sobre las dianas

sobre las que actuar a la hora de tratar la enfermedad. Por ello se estudia sus interacciones

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proteína-proteína y dominios, lo que a la hora de desarrollar fármacos para estas dianas dan

lugar a una mayor flexibilidad.

El mayor problema es que los datos sobre las redes celulares son dudosos, y las interacciones

proteína-proteína tienen un gran número de resultados falsos y positivos, lo que hace que la

evaluación de la afinidad sea complicada. Por otra parte, las bases de datos dan información

de una mayor probabilidad de interacción falsa, ya que no se tiene en cuenta si ambas

proteínas se están expresando al mismo tiempo o si se encuentran en el mismo

compartimento celular al mismo tiempo.

Estos problemas se pueden solucionar intentando usar bases de datos más precisas, pero esto

hace que se produzcan pérdidas de datos sobre interacciones de baja afinidad las cuales

pueden llegan a ser importantes en algunos casos. Por lo que finalmente se trata de una

herramienta analítica que trata de dar ideas y puntos de interés sobre los que actuar a la hora

de desarrollar fármacos para poder empezar a pensar y probar experimentos.5

2.-Lead Generation

Es la búsqueda de compuestos cabeza de serie, en este caso, de fármacos multidiana. Al igual

que en compuestos con afinidades específicas, se buscan los cabezas de serie de los multi-

ligandos, para ello hay dos formas diferentes de realizar este proceso.1

2.1.-Screeening:

Basado en la serendipia, es decir, el hallazgo o descubrimiento de algo por casualidad, cuando

se está buscando algo distinto. Se trata de la búsqueda en colecciones diversas o focalizadas

de moléculas que al menos presenten actividad en cada una de las dianas objetivo.

Todavía no se han obtenido mediante este método muchos DMLs. Esto podría deberse a que

el método HTS (High Throughput Screening) se ha convertido en el proceso principal de la

última década para la generación de cabezas de serie. Los problemas son las complicaciones

logísticas de la detección de múltiples objetivos en paralelo o una probabilidad

inherentemente baja de detectar un compuesto con un perfil múltiple de interés

farmacéutico desde el cribado. Debido a la gran cantidad de compuestos involucrados en el

cribado, primero se proyecta hacia unos objetivos de interés, más tarde los activos se filtrarán

en base a su actividad. Incluso si se observa la actividad como segundo filtrado, normalmente

se suele ajustar la relación de la actividad durante la optimización.

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Comparado con el HTS, hay muchos más ejemplos de éxito cuando el screening se realiza de

bibliotecas de compuestos seleccionados de proyectos de dianas únicas o conocimientos de

dianas. En este screening dirigido, los compuestos que ya se saben que tienen actividad sobre

una diana, se prueban sobre otras, buscando encontrar que el compuesto tenga una actividad

múltiple sobre las dianas terapéuticas.

Además de las actividades deseadas, el screening a veces proporciona compuestos que se

unen a dianas sin interés, teniendo actividades indeseadas y definiendo así efectos

secundarios, por lo que durante el proceso de optimización se debe reducir la actividad sobre

las dianas sin interés en todo lo posible mediante la modificación de la estructura de estos

compuestos.1

2.2.-Diseño racional

Basado en la framework combinaton o combinación de estructuras, las cuales se unen cada

una selectivamente a sus respectivas dianas. El objetivo es crear una molécula que tenga

ambas actividades combinando los grupos farmacóforos de dos fármacos selectivos. Este

método se realiza gracias a los estudios SAR, debido a la información obtenida por la

realización de proyectos previos de desarrollo de ligandos selectivos, con lo cual esto se usa

de guía en su desarrollo.1

Dependiendo del grado en el que se hayan incluido las estructuras de los fármacos selectivos

obtenemos diferentes tipos de DMLs: Conjugados, fusionados y combinados.

A) Conjugados (Linked): las estructuras de los ligandos se unen mediante grupos

diferentes enlazadores que se les denomina linker. Estos linker deben ser

metabólicamente estables para que la molécula única sea capaz de actuar con ambas

dianas, siendo las regiones selectivas las que al final muestren la actividad sobre sus

dianas. Algunos DMLs tienen un enlazador escindible preparado para ser metabolizado y

liberar ambos ligandos y que estos finalmente acaben interactuando

independientemente, pero este tipo de molécula se encuentra a medio camino de ser un

verdadera DML y un FDC.

B) Fusionados (Fused): las estructuras se encuentran en contacto, pero sin ningún linker

que los una ni superposición. Son los DMLs más comunes y los que se buscan después del

tipo DML. Los ligandos se unen aprovechando los puntos comunes de sus estructuras de

los compuestos de partida.

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B) Combinados (Merged): las moléculas se encuentran combinadas entre sí por

superposiciones.1

Figura 4. Grado de fusión entre las moléculas en la búsqueda de DMLs

2.3.- Ventajas y desventajas del screening y framework-combination

A la hora de generar un cabeza de serie se procura siempre maximizar el grado de

superposición para producir moléculas más simples y pequeñas. Según la combinación de las

estructuras de los ligandos podemos obtener moléculas de alto peso molecular con grupos

enlazadores largos en un extremo y tener pequeños DML con ligandos altamente fusionados

el uno con el otro. Los métodos de screening y framework- combination se usan combinados

para aumentar la posibilidad de generar cabezas de serie, ya que cada uno presenta unas

ventajas y desventajas.

El método de framework-combination proporciona de manera rápida moléculas que actúan

sobre dianas diferentes. En el screening, cuando las dianas a combinar son muy diferentes,

disminuyen la posibilidad de obtener una molécula eficaz.

Por otro lado, en el screening, una ventaja es que se parte de un compuesto de múltiples

actividades, aunque estas pueden ser de bajo valor. Esto tiene importancia cuando no hay

ligandos selectivos para las dianas de interés o cuando no se dispone de información

necesaria de la relación SAR para llevar a cabo el método framework-combination. Además,

a veces proporciona dianas para combinaciones inusuales que abarcan familias de receptores

no relacionadas.

Debido a que la framework combination produce invariablemente ligandos duales a la hora

de descubrir ligandos que se unen a varias dianas, se usan la framework combination y el

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screening combinadas para aumentar la probabilidad de éxito a la hora de obtener una

molécula realmente eficaz.

Además, el screening también proporciona ligandos con características fisicoquímicas y

farmacocinéticas mejoradas que en el framework combination, ya que en este se obtienen

compuestos de alto peso molecular. Esto es debido a que las moléculas obtenidas por

screening se optimizan con la adición de grupos o modificando los grupos funcionales ya

presentes, sin afectar demasiado al tamaño global y las propiedades fisicoquímicas de la

molécula.1

3.- Optimización de un cabeza de serie

Un cabeza de serie es una molécula, ya sea un producto natural, de síntesis, de estudios de

efectos de efectos secundarios de algunos fármacos, etc, que tiene actividad biológica en el

objetivo terapéutico buscado y cuya estructura se usa como punto inicial para realizar

modificaciones químicas para mejorar la actividad, selectividad, propiedades

farmacocinéticas o disminuir la toxicidad y efectos secundarios dando lugar a moléculas más

específicas.

El grupo farmacóforo es la parte de la estructura que tiene actividad y por ello es capaz de

interaccionar con la diana, por lo que la actividad biológica de una molécula viene definida

por su estructura.6

Hay dos tipos de estudios de la relación actividad-estructura:

• Cualitativa SAR (Structure-Activity Relationship): permite determinar qué parte de la

estructura de la molécula es la responsable de su actividad y que parte de esta se

puede modificar para conseguir análogos. Estas modificaciones estructurales se

dividen en: simplificación de cabeza de serie, asociación de moléculas activas y

modificación de grupos, cadenas o anillos.6

• Cuantitativa QSAR (Quantitative Structure-Activity Relationship): se asignan

parámetros a los grupos químicos de la molécula, de forma que al modificar la

estructura química se puede valorar la contribución de cada grupo funcional a la

actividad del fármaco. Con ello se busca predecir la actividad de una molécula análoga

antes de sintetizar, diseñar fármacos con actividad óptima y determinar mecanismos

de acción. Para ello es necesario obtener datos cuantitativos de actividad biológica de

ensayos in vitro o con animales o células. Además, es necesario disponer de

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parámetros para determinar las propiedades fisicoquímicas de los sustituyentes como

parámetros electrónicos, de lipofilia y estéricos.6

En conclusión, la dificultad de la optimización radica en ajustar la actividad del fármaco hacia

una diana en concreto y eliminar las actividades secundarias no deseadas.

El grado de dificultad también aumenta según aumentamos el número de dianas sobre las

que queremos que haga efecto el fármaco, por ello la mayoría de los DMLs son ligandos

duales, aunque se conocen bloqueantes triples como los transportadores de monoaminas.

Además, el ligando podría afectar a las diferentes isoformas de una enzima diana, de las

cuales tal vez no nos interese su efecto. Por ello hay una gran dificultad a la hora de buscar

selectividad con estos receptores y que otros similares no resulten afectados.

Por otra parte, también está la relación entre la modulación de la diana in vivo y el ensayo in

vitro, ya que el primero depende de la distribución del compuesto, si las dianas se encuentran

en diferentes tejidos, densidad de receptores y enzimas... y afectará al equilibrio de las

actividades in vitro. Por lo cual, los investigadores se deben de guiar por los ensayos clínicos

para llegar a este equilibrio óptimo. Al haber esta ausencia de conocimiento, en la mayoría

de los DMLs se busca obtener el mismo grado de actividad in vitro para cada objetivo,

suponiendo que esto llevará al mismo efecto en la enzima o recepto in vivo.1

4.- Optimización fisicoquímica

Un gran desafío a la hora de desarrollar fármacos, además de la búsqueda de una mayor

selectividad, es que tenga unas propiedades fisicoquímicas y farmacocinéticas adecuadas

para su administración por vía oral.

Durante la optimización, se van añadiendo grupos de pequeño tamaño o haciendo pocas

modificaciones en la funcionalidad, produciendo menor efecto sobre el tamaño y

propiedades fisicoquímicas del fármaco que cuando se combinan dos moléculas.

Se ha observado que los DMLs generalmente tienen una alta lipofilia y alto peso molecular,

lo que se traduce en una mala absorción oral, siendo el objetivo buscar la farmacocinética

óptima para el fármaco.

La explicación de por qué se produce esto es que para crear DMLs se combinan los fármacos

con otra molécula, haciéndolas más selectivas frente a ciertos receptores, pero a su vez

aumenta la lipofilia y el tamaño de la molécula, lo cual compromete la biodisponibilidad oral

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del fármaco. Con lo cual se buscan combinaciones lo más sencillas posibles, pero esto sólo es

posible cuando las dianas son transportadores o moléculas endógenas simples.1

Figura 5 . Ejemplo de un DLMs ''fusionado'' con alto peso molecular y mala absorción oral

A la hora de descubrir fármacos es importante las propiedades fisicoquímicas de los

ligandos, pues determinará si estas moléculas podrán unirse de manera eficiente a los

receptores y si podrán ser usados de manera oral. Cuando los grupos farmacóforos del

DMLs son completamente diferentes pueden dar lugar a compuestos con un PM no

aceptable para su acción en los sitios de unión. Llegando a la conclusión, de que algunas

combinaciones de grupos farmacóforos serán más complicadas. La combinación de una

actividad deseada de la molécula junto a un perfil farmacocinético necesario para el

desarrollo de un fármaco oral puede que sea posible.

En el uso de vías alternativas a la oral, como la i.v. y transdérmica, se han obtenido algunos

DMLs que pueden ser utilizados por estas vías. Para ello, se usan linkers que unan los ligandos

y hagan más estable metabólicamente la molécula.

A pesar de los problemas que resultan de la combinación de ligandos, esto se convierte en un

problema menor ya que el objetivo es el descubrimiento de herramientas farmacológicas de

calidad para validar combinaciones de nuevos objetivos o producción de drogas.1

5.- Diseño de Sunitinib

5.1.- 2-indolinona

Cabeza de serie y grupo farmacóforo de una serie de antitumorales multidiana dirigidos a la

inhibición de la angiogénesis por la inhibición de la VEGFR y PDGFR. La indolinona como

podemos observar da la principal acción antitumoral a los fármacos que podemos ver en la

figura 7. Las modificaciones en las posiciones 3 y 5 del anillo de la indolinona han conducido

a muchos derivados, los cuales tienen una inhibición más potente en los receptores.7

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Figura 6. Estructuras de TKIs basados en la indolina-2-ona.

La indolinona actúa sobre la fosforilación de VEGFR, inducida por VEGFR-2 y VEGF, inhibiendo

la angiogénesis, y sobre la fosforilación de PDGFR, dándole capacidad de supresión de la

proliferación celular. Tiene afinidad sobre todo por las células de la sangre y los tejidos ricos

en VEGFR-2 como en el pulmón y riñón.

Las cadenas añadidas a la posición 3 del pirrol en la estructura del semaxanib, aumentan la

citotoxicidad, dependiendo del tipo de cadena que se use. 7

La indolinona forma enlaces de hidrógeno con la amina de los residuos de Lys 866 y Asp 1044

de la VEGFR-2. El grupo carbonilo del residuo de Glu 883 interactúa por enlace de hidrógeno

con la unidad amino del indol.7

El semaxanib (SU5416) fue la primera indolin-2-ona sintética que poseía una potente

actividad frente a la VEGFR y PDGFR, el problema es que también producía una toxicidad

severa. Posteriormente se sintetizaron derivados halogenados y se introdujeron cadenas

laterales y se encontró el sunitinib, un ligando multidiana con actividad para los receptores

de la tirosina quinasa.7

5.2.-Sunitinib

Fármaco antitumoral de la nueva generación de TKIs y orientado a la inhibición de varias

quinasas de la familia de RTKs, como la VEGFRs (VEGFR -1,2 y 3), PDGFRs. Su efecto sobre las

quinasas disminuye el crecimiento celular, angiogénesis tumoral y metástasis. Se inhiben los

receptores expresados en células de estroma (VEGFR de células endoteliales y PDGFR de

fibroblastos y pericitos) y los receptores en células tumorales (c-kit, FIT-3 y RET). Se disminuye

el metabolismo tumoral y el flujo de sangre, disminuyendo el aporte de oxígeno y nutrientes

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y sangre, inhibiendo tanto la proliferación de células tumorales como la angiogénesis

dependiente de las células estromales, interfiriendo de una manera más eficiente sobre la

progresión tumoral. Esto es debido a que por su carácter multidiana permite actuar sobre

diferentes tipos de células implicadas en la progresión del tumor. Esto soluciona el problema

de los fármacos que actúan sobre una sola diana que no tienen al final un impacto relevante

sobre las células tumorales. Actualmente se está utilizando en el carcinoma renal y tumores

en estroma gastrointestinal, pero se cree que puede tener aplicación en un futuro en cánceres

hematológicos como la leucemia, cáncer de mama y mieloide aguda.3

La siguiente tabla muestra las distintas modificaciones que se han realizado sobre la

indolinona hasta llegar al sunitinib y compuestos análogos, y saber su potencia midiendo su

IC50 sobre los receptores VEGF y PDGF. Se han realizado ensayos de unión competitiva que

mide la capacidad cuantitativa para competir contra otro ligando. 8

Tabla 1. Evaluación del IC50 y la solubilidad de los análogos en pH 2 y 6

Las primeras modificaciones se realizan sobre la indolinona observando que al añadir un

grupo amino como en el caso 5c, aumenta la actividad sobre el receptor VEGF. A partir de ahí,

con esta estructura nueva se decidió probar a incluir en R1 sustituyentes halogenados como

el Br, Cl o F para obtener una molécula más potente, siendo la molécula con F la que tenía

mayor actividad. A continuación, se siguieron modificando la cadena R2 dando lugar a

diferentes análogos que perdían solubilidad al aumentar la acidez de la molécula, por lo que

se decidió diseñar una molécula más básica siendo estas el 12a y 12b. El problema es que la

molécula 12a tiene una alta toxicidad a pesar de tener más potencia que la 12b, por eso

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finalmente se decidió utilizar la molécula 12b como compuesto de ensayo, el sunitinib, al ser

la molécula con mejor perfil. 9

Figura 7. Síntesis del pirrol-3- carboxamida con sus posibles cadenas laterales.

Figura 8. Síntesis de la indolin-2-ona con sus posibles sustituyentes en X.

A continuación, en la figura 9 se muestra uno de los múltiples métodos de obtención del

Sunitinib. Primero se trata la dicetena con N. N- dietilendiamina en Terc- butil éter dando

lugar al N - [2-(dietilamino) etil] - oxobutanamida que junta con el hidroxil aminoacetil acetato

de terc-butilo en presencia de zinc y ácido acético dando lugar al compuesto 6 por la

formación síntesis de Knorr del anillo de pirrol. La hidrólisis y descarboxilación del grupo éster

de 6 con H2SO4/MeOH da lugar al producto 7. La reacción de Vilsmeier-Haack añadiendo

cloruro de clorometilendimetilamonio origina el intermedio 8, que por condensación de

Eschenmoser con 5-fluoroindolinona en medio básico, da lugar al sunitinib o SU11248, que es

el compuesto 1. También se puede añadir 5-nitrooxindol y KOH a la mezcla de reacción

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proporcionando un nitro-análogo del compuesto 1. El grupo nitro puede sufrir una sustitución

nucleofílica para terminar dando el compuesto 1 o sunitinib. 10

Figura 9. Síntesis del sunitinib por reacción de Eschermoser.

5.3.- Derivados del sunitinib

Son compuestos análogos derivados del sunitinib en fase de desarrollo, a los que se les ha

hecho modificaciones para poder usarlos también en radioterapia.

En primer lugar encontramos el 5-[125I] Iodo-sunitinib, obtenido por condensación de

Knoevenagel entre la correspondiente pirrol-3-carboxamida y la indolin-2-ona previamente

modificada sustituyendo el flúor por yodo. También se puede sustituir el flúor de la indolinona

por bromo, realizar la condensación y finalmente, con paladio como catalizador, añadir

(C4H9)6Sn2 produciéndose una estañización. Así obtendríamos un precursor, que tendríamos

que tratar posteriormente con [125I]NaI, MeOH y H2O2/AcOH resultando finalmente 5-

[125I]Iodo-sunitinib.11

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Figura 10. Sintesis de los precursores y compuestos de referencia de sunitinib marcado. (i) PBPB,

AcOH/H2O, 6h, 80 oC; (ii) EtOH, piperidina, 5 h, 90 oC; (iii) (C4H9)6Sn2, Pd(PPh3)2Cl2, dioxano, 17 h,

reflujo

Además, se puede usar [18]F también como marcador. En el caso de la figura 11 se usa la

indolinona (3-[4′-[18F]fluorobenzolideno]indolin-2-ona) en vez de sunitinib, ya que se ha

eliminado la cadena lateral del pirrol. La molécula se obtiene a partir de la condensación la

indolinona y el aldehído, ya marcado con 18F, por condensación de Knoevenagel, o se

condensa la indolinona con el aldehído sin marcar y posteriormente añadirlo por sustitución

nucleofílica de un grupo nitro o grupo saliente como el trimetilamonio en ácido prótico.12

Figura 11. Síntesis de 3-[4-[18F]fluorobenzolideno]indolin-2-ona. (i) EtOH, piperidina, reflujo (ii) 4-

nitrobenzaldehído, EtOH, piperidina, reflujo (iii) 4-dimetilamino-benzaldehído, EtOH, reflujo (iv)

CF3SO3CH3 , CH2Cl2 (v) Kryptofix222, K2CO3, DMF, acetonitrilo.

La aplicación principal de estos derivados se basa en que cuando el fármaco está actuando

sobre las dianas, se acumulará en los tejidos enfermos y se podrán obtener imágenes

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moleculares directas no invasivas (imágenes PET) y fiables sobre la evolución de la

enfermedad, así como determinar los niveles in vivo de VEGFR y PDGRF. Así al mismo tiempo,

el compuesto ejercerá su acción antitumoral inhibiendo los receptores VDGRF y PDGRF.8

Estas modificaciones y optimizaciones del cabeza de serie nos dan la opción de poder actuar

sobre las dianas deseadas en el cáncer y además poder añadir una funcionalidad extra a la

molécula como son las imágenes PET y así poder tratar la enfermedad de una manera más

eficaz. Con nuevos ensayos y modificaciones sobre el sunitinib podríamos obtener moléculas

nuevas más potentes y eficaces a la hora de actuar sobre las dianas o incluso poder obtener

una actividad nueva que sea útil en el tratamiento como ocurre con el fluoro-sunitinib y evitar

así el uso de terapias con cocktails de fármacos y facilitar el diagnóstico o número de pruebas

durante la evolución de la enfermedad.

Conclusiones

- El método framework combination es el más eficiente a la hora de buscar nuevos cabezas

de serie de los que se podrían obtener DMLs de interés terapéutico y podrían avanzar a

ensayos clínicos tras su optimización tanto para su acción sobre las dianas como

fisicoquímicamente.

- La terapia multidiana parece ser interesante contra enfermedades multietiológicas a pesar

de su desarrollo desde hace pocos años.

- Se pueden modificar las estructuras de los DMLs para darles características nuevas y

obtener radiofármacos dando lugar a una mayor eficacia a la hora de tratar una

enfermedad.

- Las terapias como DMLs ofrecen ventajas respecto a las monodiana como la reducción de

interacciones farmacológicas, una fácil posología, reducir problemas interindividuales,

disminuir problemas de formulación y mejorar el seguimiento de la terapia por parte del

paciente. Esto hace atractivo a los DMLs cómo alternativa a los cóckteles de fármacos y

FDCs actuales en el tratamiento de nuevos fármacos

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