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ORCID:  http://orcid.org/0009-0009-5546-0294
Document type: Dissertação
Access type: Acesso Aberto
Title: Avaliação in vitro da potencial atividade citotóxica e genotóxica de metalocomplexos à base de rênio
Alternate title (s): In vitro evaluation of the potential cytotoxic and genotoxic activity of rhenium-based metallocomplexes
Author: Teixeira, Maria Henriqueta Silvestre
First Advisor: Oliveira Júnior, Robson José de
First member of the Committee: Borges, Anna Paula de Sá Borges
Second member of the Committee: Arruda, Alcione da Silva
Summary: O câncer é uma doença desafiadora na área da saúde, caracterizada pelo crescimento desordenado de células defeituosas. A busca por tratamentos eficazes é constante devido ao aumento global da incidência e mortalidade por câncer. Os tratamentos convencionais, como cirurgia, radioterapia, quimioterapia e terapia biológica, enfrentam desafios como efeitos colaterais significativos e resistência tumoral. Nesse contexto, os complexos metálicos surgem como uma promissora abordagem terapêutica. a metodologia utilizada no estudo envolveu o cultivo de diferentes linhagens celulares, adenocarcinoma de colo de útero, tecido epitelial de próstata, melanoma murino e fibroblasto murino. Foram testados complexos metálicos para avaliar seu potencial citotóxico através do ensaio de redução da resazurina. O índice de seletividade, foi calculado para verificar a seletividade dos compostos em relação às células tumorais. Foi desenvolvido o ensaio de interação e clivagem de DNA por eletroforese, onde os complexos de rênio foram combinados com DNA plasmidial. O docking molecular analisou a interação dos complexos com macromoléculas de DNA e BSA. A progressão do ciclo celular foi avaliada por citometria de fluxo, e um ensaio de apoptose foi conduzido para verificar se os complexos induzem esse processo em células tumorais. O presente estudo investiga os potenciais terapêuticos de três complexos de rênio ([Re(CO)3(phen)(py)]+, [Re(CO)3(dpq)(py)]+, e [Re(CO)3(dppz)(py)]+) em células tumorais, com foco na linhagem de câncer cervical HeLa. A avaliação da citotoxicidade revelou que os complexos demonstram uma moderada toxicidade contra as células HeLa, com valores de IC50 inferiores a 50 µM, posicionando-os como candidatos promissores. O Índice de Seletividade (IS) foi calculado para avaliar a capacidade dos complexos em distinguir entre células tumorais e não tumorais. Os resultados indicaram que os três complexos apresentaram IS inferior a dois, sugerindo a necessidade de estratégias adicionais, como entrega direcionada ou bioisosterismo, para aprimorar a seletividade. A abordagem de docking molecular foi empregada para investigar as interações dos complexos com a proteína BSA e com o DNA, considerando uma representação do ambiente biológico. Os resultados do docking revelaram interações favoráveis nos sítios de triptofano 134 e 213 da BSA e também com o sulco menor do DNA, fornecendo insights sobre os possíveis mecanismos de ação dos complexos. A interação com o DNA foi confirmada in vitro, uma vez que os complexos são capazes de clivar DNA Plasmidial. Foi observado também que todos os complexos interferem no ciclo celular e são capazes de induzir a apoptose. A comparação dos resultados obtidos com a revisão bibliográfica destacou a relevância dos complexos estudados, pois seus valores de IC50 foram inferiores aos de outros complexos de rênio previamente descritos. Este trabalho não apenas contribui para a avaliação de novos agentes antitumorais, mas também enriquece o conhecimento sobre a interação desses complexos com proteínas e DNA, fundamentando futuras investigações no campo da quimioterapia antitumoral. Em última análise, a pesquisa apresenta uma perspectiva promissora para o desenvolvimento de compostos de rênio como candidatos terapêuticos inovadores no tratamento do câncer.
Abstract: Cancer is a challenging disease in the healthcare field, characterized by the uncontrolled growth of defective cells. The search for effective treatments is constant due to the global increase in cancer incidence and mortality. Conventional treatments such as surgery, radiotherapy, chemotherapy, and biological therapy face challenges like significant side effects and tumor resistance. In this context, metal complexes emerge as a promising therapeutic approach. The methodology used in the study involved the cultivation of different cell lines, including cervical adenocarcinoma, prostate epithelial tissue, murine melanoma, and murine fibroblast. Metal complexes were tested to evaluate their cytotoxic potential through the resazurin reduction assay. The selectivity index was calculated to verify the compounds' selectivity towards tumor cells. The DNA interaction and cleavage assay by electrophoresis were developed, where rhenium complexes were combined with plasmid DNA. Molecular docking analyzed the interaction of complexes with DNA and BSA macromolecules. Cell cycle progression was evaluated by flow cytometry, and an apoptosis assay was conducted to verify if the complexes induce this process in tumor cells. This study investigates the therapeutic potentials of three rhenium complexes ([Re(CO)3(phen)(py)]+, [Re(CO)3(dpq)(py)]+, and [Re(CO)3(dppz)(py)]+) in tumor cells, focusing on the cervical cancer HeLa lineage. Cytotoxicity assessment revealed that the complexes demonstrate moderate toxicity against HeLa cells, with IC50 values below 50 µM, positioning them as promising candidates. The Selectivity Index (SI) was calculated to evaluate the complexes' ability to distinguish between tumor and non-tumor cells. The results indicated that all three complexes had an SI below two, suggesting the need for additional strategies such as targeted delivery or bioisosterism to enhance selectivity. Molecular docking was employed to investigate the complexes' interactions with BSA protein and DNA, considering a representation of the biological environment. Docking results revealed favorable interactions at tryptophan 134 and 213 sites of BSA and also with the DNA minor groove, providing insights into possible action mechanisms of the complexes. DNA interaction was confirmed in vitro, as the complexes could cleave Plasmid DNA. It was also observed that all complexes interfere with the cell cycle and induce apoptosis. Comparing the obtained results with the literature review highlighted the relevance of the studied complexes, as their IC50 values were lower than those of previously described rhenium complexes. This work not only contributes to the evaluation of new antitumor agents but also enriches the knowledge about the interaction of these complexes with proteins and DNA, laying the foundation for future investigations in the field of antitumor chemotherapy. Ultimately, the research presents a promising perspective for the development of rhenium compounds as innovative therapeutic candidates in cancer treatment.
Keywords: Metalocomplexos
Rênio
Citotoxicidade
Quimiotrapia
Câncer
Metallocomplexes
Rhenium
Cytotoxicity
Chemotherapy
Cancer
Area (s) of CNPq: CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS::GENETICA
Subject: Genética
Câncer - Aspectos genéticos
Câncer - Tratamento
Complexos metálicos
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Genética e Bioquímica
Quote: TEIXEIRA, Maria Henriqueta Silvestre. Avaliação in vitro da potencial atividade citotóxica e genotóxica de metalocomplexos à base de rênio. 2023. 51 f. Dissertação (Mestrado em Genética e Bioquímica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2023. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2023.664.
Document identifier: http://doi.org/10.14393/ufu.di.2023.664
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/40973
Date of defense: 28-Dec-2023
Sustainable Development Goals SDGs: ODS::ODS 3. Saúde e bem-estar - Assegurar uma vida saudável e promover o bem-estar para todos, em todas as idades.
Appears in Collections:DISSERTAÇÃO - Genética e Bioquímica

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