Complexos de rutênio e tratamento baseado em excitação eletrônica: uma abordagem mecanicista centrada na avaliação citotóxica por irradiação luminosa, raios-X e ultrassom em linhagens de células cancerígenas 2D e 3D

• Processo: 22/15336-3
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Data de Início da vigência: 01 de abril de 2023
• Data de Término da vigência: 30 de setembro de 2025
• Área do conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Química Inorgânica
• Pesquisador responsável: Roberto Santana da Silva
• Beneficiário: Roberto Santana da Silva
• Instituição Sede: Faculdade de Ciências Farmacêuticas de Ribeirão Preto (FCFRP). Universidade de São Paulo (USP). Ribeirão Preto , SP, Brasil
• Assunto(s): Fotoquímica inorgânica Compostos de rutênio Excitação óptica Citotoxicidade Irradiação Raios X Ultrassom Células tumorais Fotobiologia Óxido nítrico Espécies de oxigênio reativas
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Citotoxicidade de complexos de rutênio | Fotobiologia de compostos de rutênio | Foto-citotoxicidade de composto de coordenação | metalo drogas | Óxido nítrico e EROs | Química e fotoquímica bioinorgânica

Resumo

A irradiação luminosa é utilizada há muito tempo em vários países como uma terapia aprovada contra o câncer, em uma técnica chamada Terapia Fotodinâmica (TFD). Essencialmente, o processo usa luz, oxigênio e um fotossensibilizador (PS) para produzir espécies reativas de oxigênio (EROs). No entanto, a TFD provou ser mais eficaz para os estágios iniciais do câncer, uma vez que muitos tumores mais desenvolvidos são hipóxicos. Neste projeto, apresentamos uma nova classe de PSs baseada em complexos de rutênio-ftalocianina (Ru-Pc) e rutênio-porfirina como agentes para a produção de EROs e espécies reativas de oxigênio e nitrogênio (ERONs), por excitação eletrônica. A seletividade de câncer destes compostos pode ser alcançada direcionando os complexos por inserção de ligantes axiais "L", gerando espécies [RuLL'(macrociclo)]. Todas as espécies descritas no projeto são produtoras de EROs e para L como ligante derivado de óxido de nitrogênio, os quais também são capazes de gerar óxido nítrico (NO), que tem sido avaliado como agente anticancerígeno dependendo de sua concentração. Neste contexto, efeito sinérgico entre NO e espécies reativas de oxigênio (EROs) serão aplicados na modulação da morte celular de células cancerígenas. Estes estudos visa o "avanço" na TFD e desenvolvimento de uma nova classe de metalo-drogas. Neste contexto, o projeto aqui proposto vem contribuir a este desenvolvimento. O projeto centra-se no estudo dos efeitos biológicos da presença do óxido nítrico, bem como o efeito da presença de oxigênio singleto na regulação das vias de sinalização das células tumorais com foco especial na indução da morte. Na expectativa de aplicação in vivo, resultados em modelos de células bidimensionais e tridimensionais (3D) serão usados. Os sistemas de cultura tridimensionais constituem uma importante ferramenta para o entendimento molecular e processos celulares de citotoxicidade induzida por compostos/fármacos. A cultura 3D está sendo desenvolvida como um dos modelos in vitro mais avançados para organização celular capaz de modular os gradientes moleculares de tecidos vivos, como oxigênio, nutrientes, metabólitos e moléculas de sinalização com a vantagem especial de reduzir a necessidade de animais para essa análise. Os compostos utilizados neste estudo absorvem a irradiação na região da janela terapêutica e proporcionam transferência eletrônica fotoinduzida, que na presença de complexos nitrosilos de rutênio liberam NO. O uso de irradiação por raios-X (X-TFD) e ultrassom (TSD), também descrito como um dos objetivos do projeto, guarda similaridade de aplicação que aquela por irradiação luminosa. Os mecanismos bioquímicos relacionados à interação do complexo rutênio-célula, bem como a identificação, ativação e regulação das vias de sinalização da morte celular serão avaliados. Para tanto, utilizarse-ão as seguintes ferramentas de análise: proteômica, transferência de Western, microscopia confocal, citometria de fluxo e técnicas de manipulação de genes, ou seja, silenciamento/exclusão de genes de interesse. Espera-se que este estudo preveja mais brevemente o papel dos complexos rutênio-nitrosilo como um fármaco potencial no sistema de linhagens celulares de câncer tridimensional. (AU)

Publicações científicas

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(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

CASTRO, KELLY A. D. F.; BIAZZOTTO, JULIANA CRISTINA; TOME, JOAO P. C.; DA SILVA, ROBERTO S.; LOURENCO, LEANDRO M. O.. In vitro anti-tumoral activity of two versatile cationic porphyrins on melanoma cells. JOURNAL OF PORPHYRINS AND PHTHALOCYANINES, v. 27, n. 1, p. 7-pg., 2023-01-01. (22/15336-3, 19/19448-8)

BECCENERI, AMANDA BLANQUE; MARTIN, MATHEUS TORELLI; GRAMINHA, ANGELICA ELLEN; COMINETTI, MARCIA REGINA; FORD, PETER C.; DA SILVA, ROBERTO SANTANA. The effect of light irradiation on a nitro-ruthenium porphyrin complex in the induced death of lung cancer cells in two- and three-dimensional cultures: Insights into the effect of nitric oxide. DALTON TRANSACTIONS, v. 53, n. 27, p. 13-pg., 2024-04-17. (22/15336-3, 17/01287-2, 20/03367-6)

CASTRO, KELLY A. D. F.; MOURA, NUNO M. M.; SIMOES, MARIO M. Q.; MESQUITA, MARIANA M. Q.; RAMOS, LOYANNE C. B.; BIAZZOTTO, JULIANA C. C.; CAVALEIRO, JOSE A. S.; FAUSTINO, M. AMPARO F.; NEVES, MARIA GRACA P. M. S.; DA SILVA, ROBERTO S. S.. A Comparative Evaluation of the Photosensitizing Efficiency of Porphyrins, Chlorins and Isobacteriochlorins toward Melanoma Cancer Cells. Molecules, v. 28, n. 12, p. 15-pg., 2023-06-01. (22/15336-3, 19/19448-8)

MARTIN, MATHEUS TORELLI; BECCENERI, AMANDA BLANQUE; FORD, PETER C.; DA SILVA, ROBERTO SANTANA. Chemical approach for obtaining a porphyrin bonded to nitro-ruthenium derivative as a promising photosensitizer for enhancing light irradiation therapy. Inorganic Chemistry Communications, v. 161, p. 9-pg., 2024-01-31. (22/15336-3, 20/03367-6)