Identificação e caracterização do mecanismo molecular de um novo derivado de indeno[1,2-b]indole como inibidor do transportador ABCG2

Abstract

Resumo: O câncer consiste em uma das principais causas de mortalidade precoce, e o surgimento de resistência à quimioterapia convencional, torna esse problema ainda mais preocupante. Existem vários mecanismos conhecidos relacionados à resistência a múltiplas drogas (MDR) em pacientes com câncer, sendo a superexpressão de transportadores ABC considerada a principal causa dessa condição clínica. Dentre os 48 transportadores ABC codificados pelo genoma humano, três se destacam por seu envolvimento no fenótipo de MDR: a glicoproteína-P (P-gp ou MDR1), a proteína associada à resistência a múltiplas drogas (MRP1) e a proteína de resistência ao câncer de mama (BCRP ou ABCG2). Esses três transportadores são capazes de reconhecer e eliminar uma ampla variedade de agentes antineoplásicos, quimicamente não relacionáveis. Dessa forma, estão sendo realizados estudos para identificar novos compostos capazes de inibir a atividade dessas proteínas. Embora o ABCG2 seja um dos principais transportadores ABC associados à MDR, ainda não existem inibidores direcionados para essa proteína em estágios clínicos de desenvolvimento de novos fármacos. Portanto, é de extrema relevância a identificação e caracterização de novas moléculas que possam atuar como inibidores seletivos dessa proteína. Tendo isso em vista, quatro novos derivados de indeno[1,2-b]indoles foram testados quanto à capacidade de inibição de ABCG2. Somente um dos compostos, o NB4, apresentou seletividade para ABCG2 quando testados frente aos transportadores P-gp e MRP1. Além disso, constatou-se que a capacidade inibitória e não dependente de substrato, apresentando valores de IC50 de 208 nM para Hoechst 33342 e de 162 nM para Mitoxantrona. O composto, ainda, não apresentou citotoxicidade significativa, com um valor de IG50 >10 µM e razão terapêutica (RT) > 62 para Hoechst e >48 para Mitoxantrona. Foi também demonstrada a capacidade de reversão do fenótipo de resistência do NB4, mesmo este sendo um inibidor parcial, e de promover o aumento do reconhecimento do anticorpo conformacional 5D3, bem como a ausência de interações agonistas e antagonistas com outros inibidores. Por fim, ao incorporar o NB4 em uma formulação farmacêutica baseada em vesículas extracelulares (VEs), ambas as VEs de células sanguíneas e de plasma foram capazes de inibir o transportador ABCG2, demonstrando seu potencial em ensaios in vivo.

Abstract: Cancer is one of the leading causes of premature mortality, with the added complexity of resistance to conventional chemotherapy intensifying this challenge. Several known mechanisms related to multidrug resistance (MDR) in cancer, including the overexpression of ABC transporters, are considered the primary cause of the MDR. Among the 48 ABC proteins encoded by the human genome, three stand out for their involvement in the MDR phenotype: P-glycoprotein (P-gp or MDR1), multidrug resistance-associated protein 1 (MRP1), and breast cancer resistance protein (BCRP or ABCG2). These three ABC transporters can actively transport a wide variety of chemically unrelated antineoplasic agents. To overcome the MDR mediated by ABC transporters, studies are being conducted to identify new compounds that can inhibit the activity of these proteins. Although ABCG2 is one of the main ABC transporters associated with MDR, there are currently no specific inhibitors for this protein in clinical trials. Therefore, identifying and characterizing new molecules that can act as selective ABCG2 inhibitors is of utmost importance. Hence, four new indeno[1,2-b]indole derivatives were tested for their ability to inhibit ABCG2 activity. Only one of the compounds, NB4, showed selectivity towards ABCG2 when tested against P-gp and MRP1. Furthermore, it was found that the inhibitory capacity was substrateindependent, showing IC50 values of 208 and 162 nM for hoechst 33342 and mitoxantrone, respectively. NB4 also did not exhibit significant cytotoxicity, with an IG50 value higher than 10 µM and a therapeutic ratio (TR) > 62 for hoechst 33342 and > 48 for mitoxantrone. A cell viability assay also demonstrated the ability of NB4 to reverse the resistance phenotype. In addition, this inhibitor increased the binding of the conformational antibody 5D3 and did not cause additive or antagonistic inhibition effects when associated with other ABCG2 inhibitors. Finally, human extracellular vesicles (EVs) were tested as a pharmaceutical formulation for NB4. Both blood cellderived EVs and plasma-circulating EVs loaded with NB4 were able to deliver the inhibitor on target cells, demonstrating their potential for in vivo studies.