Estudio del efecto del D-α-tocoferol polietilenglicol 1000 succinato (TPGS) como potencial agente terapéutico en el tratamiento de la leucemia mieloide crónica

Abstract

RESUMEN: La leucemia mieloide crónica (LMC) es un desorden mieloproliferativo caracterizado por la presencia del cromosoma filadelfia (Ph+) en el 90% de los casos diagnosticados. La leucemia constituye actualmente el 8,5% de mortalidad en Latinoamérica y el caribe para ambos sexos, principalmente en población adulta; por otro lado, LMC corresponde a un 20% de los casos de leucemia en el mundo. El cromosoma filadelfia se presenta por la translocación recíproca entre el cromosoma 9 y el 22, conllevando a la expresión de una proteína de fusión BCR-ABL, que presenta función tirosina quinasa de forma constitutiva, que ocasiona la fosforilación de múltiples blancos celulares relacionados a tumorigenesis y progresión tumoral, afectando vías de supervivencia y proliferación celular, por lo que ha sido considerada un importante blanco terapéutico para el tratamiento de la LMC. Las tasas de respuesta a las diferentes aproximaciones terapéuticas disponibles actualmente (quimioterapia, radioterapia, trasplante de células madre) se han visto reducidas, entre un 15-20% de los pacientes presenta resistencia o intolerancia a este tipo de tratamientos, en especial para los tipos más agresivos o resistentes de LMC. Son variadas las características que poseen las células cancerosas que les permiten mantener el fenotipo maligno, un ejemplo es la evasión de los mecanismos de muerte celular regulada (apoptosis) por diferentes estímulos que pueden inducir apoptosis en las células cancerosas, como cambios en el metabolismo redox; por esto, la regulación del estrés oxidativo (EO) surge como un mecanismo interesante para el tratamiento de la LMC. El EO es el desbalance entre la alta producción de especies reactivas de oxígeno (EROs) provenientes del metabolismo celular y los mecanismos moleculares antioxidantes diseñados para degradar los EROs. Este fenómeno permitiría que mediante del uso de moléculas prooxidantes capaces de aumentar las EROs, se estimulen las vías de señalización encaminadas a la inducción de apoptosis, conduciendo a la muerte de las células cancerosas. El desarrollo de nuevos medicamentos contra el cáncer como alternativas terapéuticas que subsanen la resistencia e intolerancia a los tratamientos convencionales requiere de una gran inversión de tiempo y presenta altos costos para la industria, en la cual solo 1 de cada 250 moléculas probadas es capaz de llegar a ensayos clínicos. El reposicionamiento se define como el proceso de encontrar nuevos usos fuera de la indicación médica original para fármacos existentes; esta estrategia se presenta como una excelente herramienta para ahorrar tiempo y abaratar costos. Por otro lado, el TPGS (D- α-tocoferol polietilenglicol 1000 succinato) es una molécula anfipática, derivada de la vitamina E, que ha sido ampliamente estudiada y utilizada para el nanoencapsulamiento de principios activos, aumentando su biodisponibilidad y mejorando la solubilidad de algunos compuestos lipofílicos, esta molécula ha mostrado en la última década potencial antitumoral. A partir de esto, surge la pregunta ¿Podría el TPGS inducir apoptosis en células K562 y ser utilizado como una alternativa terapéuticas para la leucemia mieloide crónica? Se propone entonces evaluar la capacidad del TPGS en la inducción de apoptosis en un modelo in vitro de leucemia mieloide crónica, como potencial agente terapéutico en el tratamiento de la LMC, utilizando marcadores de muerte celular a través de citometría de flujo, microscopía de fluorescencia y western blot. En este trabajo de investigación demostramos que el compuesto TPGS es capaz de eliminar las células leucémicas del modelo K562, empleado como modelo celular tumoral de las células de LMC. TPGS disminuyó el potencial de membrana mitocondrial de las células K562, comprometiendo la integridad de su membrana plasmática, indujo fragmentación del ADN de estas células, que se han reportado previamente como indicativos de muerte celular por apoptosis. Adicionalmente, en este trabajo se muestra que TPGS es capaz de inducir EROs (H2O2) y oxidación de proteínas como DJ-1, cascada abajo se presenta la activación de factores de transcripción (c-JUN), proteínas pro-apoptóticas (PUMA) y la presencia de la forma activa de moléculas ejecutoras como CASPASA-3. Estos resultados sugieren que TPGS es una molécula promisoria para el tratamiento de LMC en pacientes que presentan resistencia o intolerancia a los inhibidores de tirosin quinasa (ITQ).

ABSTRACT: Chronic myeloid leukemia (CML) is a myeloproliferative disorder characterized by the presence of the Philadelphia chromosome (Ph+) in 90% of diagnosed cases. Leukemia currently constitutes 8.5% of mortality in Latin America and the Caribbean for both sexes, mainly in the adult population; On the other hand, CML corresponds to 20% of leukemia cases worldwide. The Philadelphia chromosome is formed by the reciprocal translocation between chromosome 9 and 22, leading to the expression of a BCR-ABL fusion protein, which has constitutive tyrosine kinase function, which leads to phosphorylation of multiple cell targets related to tumorigenesis and tumor progression, affecting pathways of cell survival and proliferation, which is why it has been considered an important main therapeutic target for CML treatment. The response rates to the different therapeutic approaches currently available (chemotherapy, radiotherapy, stem cell transplantation) are diminished, between 15-20% of patients have resistance or intolerance to this type of treatment, especially for the most aggressive or resistant types of CML. The characteristics of cancer cells that allow them to maintain the malignant phenotype are varied. Evasion of the mechanisms of regulated cell death (apoptosis) by different stimuli that can induce apoptosis in cancer cells like changes in redox metabolism, the regulation of oxidative stress (OS) arises as an interesting mechanism for the treatment of CML. OS is the imbalance between the high production of reactive oxygen species (ROS) from cellular metabolism and the antioxidant molecular mechanisms designed to degrade ROS. This phenomenon would allow signaling pathways to induce apoptosis to be stimulated through the use of pro-oxidant molecules capable of increasing ROS, leading to the death of cancer cells. The development of new anticancer drugs as therapeutic alternatives that rectify resistance and intolerance to conventional treatments requires a great investment of time and presents high costs for the industry, in which only 1 in 250 tested molecules is capable of reaching to clinical trials. Repositioning the process of finding new uses outside the original medical indication for existing drugs, this strategy is presented as an excellent tool to save time and reduce costs. TPGS (D- α-tocopherol polyethylene glycol 1000 succinate) is an amphipathic molecule, derived from vitamin E, that has been extensively studied and used for nanoencapsulation of active ingredients, increasing its bioavailability and improving the solubility of some lipophilic compounds, this compound evidence an anti-tumoral activity in the last decade. Hence, we are asking: Could TPGS induce apoptosis in K562 cells and be used as a therapeutic alternative for chronic myeloid leukemia? The aim of this research is to evaluate the ability of TPGS in the induction of apoptosis as the potential therapeutic agent in the treatment of CML through a model in vitro of chronic myeloid leukemia , also using cell death markers through flow cytometry, fluorescence microscopy and western blot. Interestingly, in this research work we demonstrate that the TPGS compound is capable of eliminating leukemic cells from model K562, used as a tumor cell model of CML cells. TPGS decreased the mitochondrial membrane potential of K562 cells, compromising the integrity of their plasma membrane, induced DNA fragmentation of these cells, which have been previously reported as indicative of cell death by apoptosis. Additionally, in this work it is shown that TPGS is capable of inducing ROS (H2O2) and oxidation of proteins like DJ-1, the activation of transcription factors (c-JUN), pro- apoptotic (PUMA) and the presence of the active form of executing molecules such as caspase 3. These results suggest that TPGS is a promising molecule for the treatment of CML in patients who present resistance or intolerance to tyrosine kinase inhibitors (TKI).