Tyrosine kinase inhibitor insensitivity of non-cycling CD34+ human acute myeloid leukaemia cells with FMS-like tyrosine kinase 3 mutations.

The efficacy of tyrosine kinase (TK) inhibitors on non-cycling acute myeloid leukaemia (AML) cells, previously shown to have potent tumourigenic potential, is unknown. This pilot study describes the first attempt to characterize non-cycling cells from a small series of human FMS-like tyrosine kinase 3 (FLT3) mutation positive samples. CD34+ AML cells from patients with FLT3 mutation positive AML were cultured on murine stroma. In expansion cultures, non-cycling cells were found to retain CD34+ expression in contrast to dividing cells. Leukaemic gene rearrangements could be detected in non-cycling cells, indicating their leukaemic origin. Significantly, the FLT3-internal tandem duplication (ITD) mutation was found in the non-cycling fraction of four out of five cases. Exposure to the FLT3-directed inhibitor TKI258 clearly inhibited the growth of AML CD34+ cells in short-term cultures and colony-forming unit assays. Crucially, non-cycling cells were not eradicated, with the exception of one case, which exhibited exquisite sensitivity to the compound. Moreover, in longer-term cultures, TKI258-treated non-cycling cells showed no growth impairment compared to treatment-naive non-cycling cells. These findings suggest that non-cycling cells in AML may constitute a disease reservoir that is resistant to TK inhibition. Further studies with a larger sample size and other inhibitors are warranted.

Efeito do substituinte “-F” nas propriedades electrónicas e estruturais de fluoroquinolonas

Este estudo incide sobre as características que a presença do ião flúor em moléculas concede. Mais concretamente em fluoroquinolonas, antibióticos que cada vez são mais utilizados. Fez-se uma analise de vários parâmetros para obtermos informação sobre a interação fármaco-receptor nas fluoroquinolonas. Sendo para isso utilizadas técnicas de caracterização química computacional para conseguirmos caracterizar eletronicamente e estruturalmente (3D) as fluoroquinolonas em complemento aos métodos semi-empíricos utilizados inicialmente. Como é sabido, a especificidade e a afinidade para o sitio alvo, é essencial para eficácia de um fármaco. As fluoroquinolonas sofreram um grande desenvolvimento desde a primeira quinolona sintetizada em 1958, sendo que desde ai foram sintetizadas inúmeros derivados da mesma. Este facto deve-se a serem facilmente manipuladas, derivando fármacos altamente potentes, espectro alargado, factores farmacocinéticos optimizados e efeitos adversos reduzidos. A grande alteração farmacológica para o aumento do interesse neste grupo, foi a substituição em C6 de um átomo de flúor em vez de um de hidrogénio. Para obtermos as informações sobre a influência do ião flúor sobre as propriedades estruturais e electrónicas das fluoroquinolonas, foi feita uma comparação entre a fluoroquinolona com flúor em C6 e com hidrogénio em C6. As quatro fluoroquinolonas presentes neste estudo foram: ciprofloxacina, moxiflocacina, sparfloxacina e pefloxacina. As informações foram obtidas por programas informáticos de mecânica quântica e molecular. Concluiu-se que a presença de substituinte flúor não modificava de forma significativa a geometria das moléculas mas sim a distribuição da carga no carbono vicinal e nos átomos em posição alfa, beta e gama relativamente a este. Esta modificação da distribuição electrónica pode condicionar a ligação do fármaco ao receptor, modificando a sua actividade farmacológica.

Novas estratégias para entender o sistema de influxo de antibióticos e a resistência antimicrobiana a nível molecular

As fluoroquinolonas são antibióticos que têm um largo espectro de ação contra bactérias, especialmente Gram-negativas. O seu mecanismo de ação assenta na inibição de enzimas responsáveis pela replicação do DNA. Porém, devido ao seu uso indevido, o surgimento de resistência bacteriana a estes antibióticos tem-se tornado um grave problema de saúde pública. Uma vez que os seus alvos de ação se situam no meio intracelular, a redução da permeabilidade da membrana externa de bactérias Gram-negativas constitui um dos mecanismos de resistência mais conhecidos. Esta redução é associada à baixa expressão ou mutações em porinas necessárias para permitir o seu transporte, mais concretamente, da OmpF. Estudos prévios demonstraram que a coordenação de fluoroquinolonas com iões metálicos divalentes e 1,10-fenantrolina (genericamente designados metaloantibióticos) são potenciais candidatos como alternativa às fluoroquinolonas convencionais. Estes metaloantibióticos exibem um efeito antimicrobiano comparável ou superior à fluoroquinolona na forma livre, mas parecem ter uma via de translocação diferente, independente de porinas. Estas diferenças no mecanismo de captura podem ser fundamentais para contornar a resistência bacteriana. De forma a compreender o papel dos lípidos no mecanismo de entrada dos metaloantibióticos, estudou-se a interação e localização dos metaloantibióticos da Ciprofloxacina (2ª geração), da Levofloxacina (3ª geração) e Moxifloxacina (4ª geração) com um modelo de membranas de Escherichia coli desprovido de porinas. Estes estudos foram realizados através de técnicas de espectroscopia de fluorescência, por medições em modo estacionário e resolvida no tempo. Os coeficientes de partição determinados demonstraram uma interação mais elevada dos metaloantibióticos relativamente às respetivas fluoroquinolonas na forma livre, um facto que está diretamente relacionado com as espécies existentes em solução a pH fisiológico. Os estudos de localização mostraram que estes metaloantibióticos devem estar inseridos na membrana bacteriana, confirmando a sua entrada independente de porinas. Este mecanismo de entrada, pela via hidrofóbica, é potenciado por interações eletrostáticas entre as espécies catiónicas de metaloantibiótico que existem a pH 7,4 e os grupos carregados negativamente dos fosfolípidos da membrana. Desta forma, os resultados obtidos neste estudo sugerem que a via de entrada dos metaloantibióticos e das respetivas fluoroquinolonas deve ser diferente. Os metaloantibióticos são candidatos adequados para a realização de mais testes laboratoriais e uma alternativa promissora para substituir as fluoroquinolonas convencionais, uma vez que parecem ultrapassar um dos principais mecanismos de resistência bacteriana a esta classe de antibióticos.

(E)-2-[2-(2-Aminofenil)vinil]-1-metilquinolin-4(1H)-ona como precursor de novos compostos heterociclicos

Esta dissertação reporta a síntese de novos derivados de 4-quinolonas com potencial atividade biológica e está dividida em 3 capítulos. No primeiro capítulo é feita uma breve introdução aos compostos do tipo 4quinolona, azepina e indol, focando a nomenclatura, atividade biológica e métodos de síntese mais comuns deste tipo de compostos, e é apresentada a nomenclatura dos compostos sintetizados ao longo deste trabalho. No segundo capítulo são descritas as metodologias desenvolvidas para obtenção dos compostos pretendidos. Foram sintetizados novos derivados de 4-quinolonas via reações de N-metilação seguida de ciclização in situ da (E)-N(2-acetilfenil)-3-(2-nitrofenil)acrilamida, via reações de redução da 1-metil-2-[2(2-nitrofenil)vinil]quinolin-4(1H)-ona e reações de halogenação da 1-metil-2-[2(2-nitrofenil)vinil]quinolin-4(1H)-ona e da 2-[2-(2-aminofenil)vinil]-1metilquinolin-4(1H)-ona. Posteriormente, fizeram-se estudos de reatividade da 1-metil-2-[2-(2-nitrofenil)vinil]quinolin-4(1H)-ona e da 2-[2-(2-aminofenil)vinil]-3bromo-1-metilquinolin-4(1H)-ona. Na reação de redução in situ seguida de ciclização intramolecular da 1-metil-2-[2-(2-nitrofenil)vinil]quinolin-4(1H)-ona obteve-se a 2-(1H-indol-2-il)-1-metilquinolin-4(1H)-ona. Partindo da 2-[2-(2aminofenil)vinil]-3-bromo-1-metilquinolin-4(1H)-ona via reações de BuchwaldHartwig obteve-se a 11-metil-5H-benzo[6,7]azepino[3,2-b]quinolin-6(11H)-ona. Novas N-[2-(2-(3-bromo-1-metil-4-oxo-1,4-di-hidroquinolin-2il)vinil)fenil]alquilamidas foram obtidas via reações de acilação da 2-[2-(2aminofenil)vinil]-3-bromo-1-metilquinolin-4(1H)-ona em piridina seca usando diferentes cloretos de acilo. Numa tentativa de ciclização intramolecular da N[2-(2-(3-bromo-1-metil-4-oxo-1,4-di-hidroquinolin-2-il)vinil)fenil]-hexanamida via reação de Ullmann intramolecular foi obtida a 2-(1-hexanoil-1H-indol-2-il)-1metilquinolin-4(1H)-ona. Após a descrição detalhada das metodologias de síntese são apresentadas as principais conclusões deste trabalho e perspectivas futuras. Por último, no terceiro capítulo, são apresentados os procedimentos experimentais usados para obtenção dos compostos sintetizados e os dados relativos à sua caracterização estrutural, que foi sendo discutida ao longo do segundo capítulo. Os compostos sintetizados foram caracterizados por espetroscopia de ressonância magnética nuclear monodimensional (1H e 13C) e bidimensional (HSQC, HMBC) e por espetrometria de massa e sempre que possível por espetrometria de massa de alta resolução.

Single-nucleotide polymorphism in two representative multidrug-resistant Mycobacterium bovis isolates collected from patients in a Spanish hospital harboring a human infection outbreak

Mycobacterium bovis is the etiological agent of tuberculosis in domestic and wild animals. Its involvement as a human pathogen has been highlighted again with the recent descriptions of transmission through dairy products (18), reactivation or primary infection in human immunodeficiency virus-infected patients (5), and association with meat industry workers, animal keepers, or hunters (3). Strains resistant to antituberculous drugs (M. bovis is naturally resistant to pyrazinamide) pose an additional risk (2). Several studies have demonstrated that mutations in target genes are associated with resistance to antituberculous drugs (4, 7, 10, 11, 16). However, most of them have been developed in Mycobacterium tuberculosis strains and limited data are available regarding M. bovis isolates. The aim of this study was to characterize by sequencing the main genes involved in antibiotic resistance in two multidrug-resistant (MDR) M. bovis isolates in a human outbreak detected in a hospital in Madrid that subsequently spread to several countries (5, 6, 15). The isolates were resistant to 11 drugs, but only their rpoB and katG genes have been analyzed so far (1, 14). We studied the first (93/R1) and last (95/R4) M. bovis isolates of this nosocomial outbreak, characterized by spoligotyping as SB0426 (hexacode 63-5F-5E-7F-FF-60 in the database at www.mbovis.org) (1, 13). Several genes involved in resistance to isoniazid (katG, ahpC, inhA, and the oxyR-ahpC intergenic region), rifampin (rpoB), streptomycin (rrs, rpsL), ethambutol (embB), and quinolones (gyrA) were studied. These genes, or fragments of genes, were amplified and sequenced as previously described (12). The sequence analysis revealed polymorphisms in five (ahpC, rpoB, rpsL, embB, and gyrA) out of nine analyzed genes (Table 1). Nucleotide substitutions in four genes cause a change in the encoded amino acid. Two additional synonymous mutations in ahpC and rpsL differentiated the first and last isolates from the outbreak.

El papel de la reparación de roturas de doble cadena de ADN en Escherichia coli en la sensibilidad a quinolonas: implicaciones terapéuticas

Las quinolonas son uno de los tipos de antibióticos cuyas tasas de resistencia se han visto incrementadas en los últimos años. A nivel molecular, bloquean a las topoisomerasas tipo II generando cortes de doble cadena (double strand breaks, DSBs) en el ADN. Se ha propuesto que estos DSBs podrían tener un doble papel, como mediadores de su efecto bactericida y también como responsables de desencadenar los mecanismos de resistencia y tolerancia a las quinolonas. En el presente trabajo hemos estudiado la implicación de los mecanismos de reparación de DSBs en la sensibilidad a las quinolonas: reanudación de horquillas de replicación paradas dependiente de recombinación (RFR), inducción de la respuesta SOS, reparación por síntesis translesional (TLS) y escisión de nucleótidos (NER). Para ello, en los laboratorios de la Universidad Europea de Madrid, se han analizado las concentraciones mínimas inhibitorias (CMIs) de tres quinolonas diferentes en mutantes procedentes de varias colecciones de cultivos tipo de Escherichia coli. Mutantes en recA, recBC, priA y lexA mostraron una disminución significativa de la CMI a todas las quinolonas. No se observaron cambios significativos en estirpes mutantes en los mecanismos de reparación por TLS y NER. Estos datos indican que, en presencia de quinolonas, los mecanismos de RFR y la inducción de la respuesta SOS estarían implicados en la aparición de mecanismos de sensibilidad a quinolonas.