Evaluation of the anticancer potential of new nitrogen heterocycles in human colon cancer cells

Abstract

Colorectal cancer (CRC) is one of the most common types of cancer, being its incidence higher in developed countries, where diets rich in fats and sedentary life styles are usual. The inexistence of a cure in addition with tumor resistance to the actually used drugs makes imperative the search for new and effective solutions. To worsen the actual treatment scenario is the fact that patients do not respond equally to the administered drugs (for ex. Fluorouracil-5FU) due to the tumors’ different genetic profiles. This ineffective treatment in many patients leads to thousands of annual casualties. Previously, two compounds belonging to a family of nitrogen heterocycles were identified as active in HCT116(p53-wt) cells of colon cancer. New compounds derived from these hits were synthesized for this project with the aim of potentiate their anticarcinogenic potential. To do so, different R and R1 groups were tested and both seem to interfere in the activity of the compounds. From these new compounds, 2 were identified as extremely potent and promising (10 and 24) in the same cell line but also in the isogenic line HCT116(p53-null) and CO115, with IC50s between 0.6μM and 1.55 μM, in comparison with the reference compound 5FU, whose IC50s are between 15 μM and 252 μM. With this analysis it was also possible to discover that the high activity of the compounds is independent of the p53 status, what presents and advantage relatively to 5FU that it Is not active in the absence of p53. In addition it was discovered that compound 24 is active in cells with both KRas and BRaf activating mutations. Their effect was assessed in cellular processes like apoptosis and cell cycle, where it was verified a low induction of apoptosis and accentuated arrest of the cell cycle in the S and G2 phases. An initial study about the effect of the compounds in various molecular markers related with the cell cycle and apoptosis was also performed, being the most visible alteration the expression of p53 and cdc25c, proteins involved in the cell cycle. In conclusion, with this project were identified 2 extremely potent compounds in different CRC genetic profiles, what confers a massive advantage relatively to the approved drug 5FU.

O cancro colorectal (CRC) é um dos tipos de cancro mais comuns, sendo a sua incidência maior em países desenvolvidos, onde maus hábitos alimentares e sedentarismo são usuais. A inexistência de uma cura juntamente com a resistência dos tumores às drogas actuais torna imperativa a procura por novas e eficazes soluções. A piorar o cenário de tratamento actual está o facto de os pacientes não responderem de igual forma às drogas administradas (ex. fluorouracil-5FU) devido aos diferentes perfis genéticos dos tumores. Este tratamento ineficaz de muitos pacientes leva à vitimização de milhares de pessoas por ano. Anteriormente, dois compostos pertencentes a uma família de heterociclos de nitrogénio foram identificados como activos em células HCT116(p53-wt) de cancro do cólon. Novos compostos derivados destes hits foram sintetizados com o objectivo de potenciar a sua acção anticancerígena. Para tal, diferentes grupos R e R1 foram testados e ambos parecem interferir na actividade dos compostos. Destes novos compostos, 2 foram identificados como extremamente potentes e promissores (10 e 24) na mesma linha celular e também na linha isogénica HCT116(p53-null) e CO115, com IC50s entre 0,6μM e 1,55 μM, em comparação com o composto de referência 5FU cujos IC50s estão entre 15 μM e 252 μM. Com esta análise foi também possível descobrir que a alta actividade dos compostos é independente do status de p53, o que é uma vantagem em relação ao 5FU que não tem actividade na ausência de p53. Também se descobriu que o composto 24 é activo em células com Kras activamente mutado, assim como com BRaf. O efeito destes compostos foi avaliado em processos celulares como a apoptose e o ciclo celular, onde se verificou uma indução baixa de apoptose e uma acentuada alteração do ciclo celular com paragem do ciclo nas fases S e G2. Um estudo inicial sobre o efeito dos compostos em diversos marcadores proteicos relacionados com o ciclo celular e apoptose foi também realizado, sendo que a alteração mais visível foi a expressão de p53 e Cdc25c, proteínas envolvidas no ciclo celular. Em conclusão, com este trabalho foram identificados 2 compostos extremamente potentes em diferentes perfis genéticos de CRC, o que confere uma enorme vantagem relativamente à droga aprovada 5FU.