Caratterizzazione farmacologica di VIVA1 e VIVA3, complessi del vanadio (IV)

The therapeutic use of metals in cancer treatment dates back to the XVI century, synthesis of cisplatin opened the way for the use of metal-based anti-cancer drugs in the modern age. Among other metals, great research was carried out on vanadium, which was already investigated in the treatment of pathologies such as diabetes and lipid balance disruption1, as potential anti-cancer agent because of the role it plays in many cellular processes and its low toxicity. First identified by Andres Manuel del Rio in 1801, vanadium plays a key role in the cell survival and apoptosis mechanisms because of tyrosine phosphatase inhibition and tyrosine phosphorylase2, and it is responsible for the modulation of such processes as metastasization and drug-resistance. Sgarbossa et al.3 synthesized 6 vanadium (IV) complexes, acetilacetonate with asymmetrical substitutions on beta-carbonyl, the anti-proliferative activity of which has been evaluated in two colorectal cancer cell lines, HCT-116 and HT-29, and in two non-cancer cell lines, podocytes and hTERT-HME1. Specifically, the two naphthalene derivatives, VIVA1 and VIVA3, have been selected for their anti-proliferative effect and fluorescent properties. Moreover, research has shown how the activity of these products can be related to the modulation of MAPK activation. The purpose of this thesis was the in-depth analysis of the intracellular location of the VIVA1 and VIVA3 complexes, by exploitation of their fluorescent properties through confocal microscope. The role of p42/44 has been then evaluated in their anti-proliferative effect using AZD6244, a powerful and selective inhibitor of MEK1/2, a immediate upstream regulator of p42/44. Furthermore, since literature suggests that vanadium may have a role in modulating cell adhesion, research has been carried out on whether the two complexes were able to modulate the adhesion of the cells to their culture plates. The results highlight that the complexes are distributed differently on the analysed cell lines, whether in a broad or narrow manner on a cytoplasmic, but also nuclear level. AZD6244 inhibition doesn't completely stop p42/44 phosphorylation induced by the two complexes, specifically, the one generated by VIVA1. In conclusion, the VIVA1 complex better inhibits plastic adhesion than VIVA3, in particular in HCT-116. Results demonstrate that the two complexes can easily penetrate into cells, modulate p42/44 activity and inhibit cell adhesion to plastic, thus justifying their anti-proliferative activity.

L'uso terapeutico dei metalli nei tumori risale al XVI secolo e la sintesi del cisplatino ha aperto la strada all'uso di farmaci antitumorali a base metallica nell'era moderna. Tra i metalli, è stato investigato il vanadio, già studiato per il trattamento di patologie come diabete e alterazione dell'equilibrio lipidico1, quale possibile agente antitumorale, in virtù del ruolo che ricopre in molti processi cellulari e della sua scarsa tossicità. Identificato per la prima volta nel 1801 da Andres Manuel del Rio, il vanadio gioca un ruolo chiave nei meccanismi di sopravvivenza cellulare e di apoptosi, grazie all'inibizione di tirosine fosfatasi e all'attivazione di tirosine fosforilasi2 ed è responsabile della modulazione di processi quali metastatizzazione e farmacoresistenza. Sgarbossa et al.3, hanno sintetizzato 6 complessi del vanadio (IV), acetilacetonati con sostituzioni asimmetriche sul beta-carbonile, di cui è stata valutata l'attività antiproliferativa in due linee cellulari di carcinoma colon rettale, le HCT-116 e le HT-29, e su due linee cellulari non tumorali, i podociti e le hTERT-HME1. In particolare, i due derivati naftalenici, il VIVA1 e il VIVA3, sono stati selezionati in base al loro effetto antiproliferativo ed alle loro proprietà fluorescenti; inoltre, è emerso come l'attività di questi prodotti possa essere correlato alla modulazione dell'attivazione delle MAPK. In questa tesi si è quindi voluto approfondire in particolare la localizzazione intracellulare dei complessi VIVA1 e VIVA3, sfruttando le loro proprietà fluorescenti attraverso la microscopia confocale. E' stato poi valutato il ruolo di p42/44 nel loro effetto antiproliferativo utilizzando AZD6244, inibitore potente e selettivo di MEK 1/2, protein-chinasi poste a monte di p42/44. Inoltre, poiché dalla letteratura emerge un possibile ruolo del vanadio nella modulazione dell'adesione cellulare, si è indagato se i due complessi fossero in grado di modulare l'adesione delle cellule alle piastre utilizzate per la loro coltura. I risultati ottenuti ci permettono di evidenziare che i vari complessi si distribuiscono in maniera differente nelle linee cellulari analizzate, distribuendosi in maniera più o meno ampia a livello citoplasmatico, ma in alcuni casi anche a livello nucleare. L'inibizione con AZD6244 non spegne completamente la fosforilazione di p42/44 indotta dai due complessi, in modo particolare quella indotta dal VIVA1. Infine, il complesso VIVA1 inibisce maggiormente l'adesione alla plastica rispetto al VIVA3, in particolar modo nelle HCT-116. Dai dati ottenuti possiamo concludere che i due complessi studiati penetrano bene all'interno delle cellule, modulano l'attività di p42/44 e inibiscono l'adesione delle cellule alla plastica, giustificando la loro attività antiproliferativa.