Reposicionamento de fármacos: análise antiproliferativa e ultraestrutural desencadeada por fármacos e compostos da covid-box disponibilizada pela medicines for malaria venture contra taquizoítos de Toxoplasma gondii
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Universidade Federal de Minas Gerais
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Tese de doutorado
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Drug repositioning: antiproliferative and ultrastructural analysis triggered by drugs and compounds from the covid-box made available by medicines for malaria venture against Toxoplasma gondii tachyzoites
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Resumo
Apesar da relevância médica da toxoplasmose, a disponibilidade de fármacos para
seu tratamento é limitada. Adicionalmente, a resistência de algumas cepas do
parasito a certos tratamentos é um desafio adicional. O tratamento padrão atual,
que consiste na combinação de pirimetamina e sulfadiazina, é eficaz apenas na
fase aguda da infecção e frequentemente está associado a efeitos adversos
significativos, o que pode levar à interrupção do tratamento. Portanto, é crucial
explorar novas opções terapêuticas para a toxoplasmose. Neste estudo,
realizamos uma triagem dos fármacos e compostos contidos na Covid-Box com o
objetivo de identificar potenciais tratamentos para a toxoplasmose. A Covid-Box é
uma iniciativa da organização Medicines for Malaria Venture (MMV), que se dedica
ao desenvolvimento de tratamentos para a malária e disponibiliza uma biblioteca
de fármacos e compostos promissores com potencial para o tratamento de doenças
negligenciadas. Esta biblioteca contém 160 fármacos e compostos comercializados
ou em desenvolvimento, com atividade conhecida ou prevista contra o SARS-CoV 2. Para avaliar a eficácia desses fármacos e compostos contra o T. gondii, foram
realizados ensaios in vitro utilizando células NHDF (Neonatal Human Dermal
Fibroblasts) infectadas com taquizoítos da cepa RH e tratadas com os fármacos na
concentração de 1 μM. Após sete dias de tratamento, avaliou-se a atividade anti T. gondii medindo a área total dos poços das placas com monocamadas de células
NHDF infectadas e tratadas, utilizando o software ImageJ. A partir dessa análise,
identificamos 23 fármacos e compostos da Covid-Box que inibiram os taquizoítos
da cepa RH de T. gondii em mais de 70%. A maioria desses compostos mostrou
valores de IC50 inferiores a 0,1 µM, com destaque para a Cicloheximida e (-) -
Anisomicina, que apresentaram valores de IC50 de 0,02 μM. Ensaios de viabilidade
celular demonstraram que esses compostos não são tóxicos em concentrações
ativas contra o parasito, sendo altamente seletivos para T. gondii. Além disso, na
análise in silico, a maioria dos fármacos selecionados atendeu aos parâmetros
farmacológicos ideais, estando em conformidade com as regras de Lipinski (1997)
e os critérios de Veber et al. (2002). Para compreender melhor o modo de ação
desses fármacos, investigamos as alterações na ultraestrutura de T. gondii após o
tratamento com seis fármacos selecionados a partir dos ensaios in vitro e in silico,
utilizando microscopia eletrônica de transmissão. As principais alterações
observadas na morfologia dos parasitos incluíram modificações na divisão celular
e em organelas vitais para a sobrevivência do parasito, como o retículo
endoplasmático, o complexo de Golgi e as róptrias.
Abstract
Despite the medical significance of toxoplasmosis, the availabil ity of drugs for its
treatment is limited. Additionally, the resistance of some parasite strains to certain
treatments poses an additional challenge. The current standard treatment, which
consists of a combination of pyrimethamine and sulfadiazine, is effective only in the
acute phase of the disease and is often associated with significant adverse effects,
which can lead to treatment interruption. Therefore, it is crucial to explore new
therapeutic options for toxoplasmosis. In this study, we conducted a screening of
drugs and compounds contained in the Covid-Box with the aim of identifying
potential treatments for toxoplasmosis. The Covid-Box is an initiative of the
Medicines for Malaria Venture (MMV), dedicated to developing treatments for
malaria and providing a library of promising drugs and compounds with potential for
the treatment of neglected diseases. This library contains 160 drugs and
compounds, already marketed or in development, with known or predicted activity
against SARS-CoV-2. To evaluate the efficacy of these drugs and compounds
against T. gondii, in vitro assays were performed using NHDF (Neonatal Human
Dermal Fibroblasts) cells infected with taquizoites of the RH strain and treated with
the drugs at a concentration of 1 μM. After seven days of treatment, the anti-T.
gondii activity was evaluated by measuring the total area of the wells of the plates
with monolayers of infected and treated NHDF cells using ImageJ software. From
this analysis, we identified 23 drugs and compounds from the Covid-Box that
inhibited the RH strain taquizoites of T. gondii by more than 70%. Most of these
compounds showed IC50 values below 0.1 µM, with Cicloheximide and (-) -
Anisomicin standing out, which presented IC50 values of 0.02 μM. Cell viability
assays demonstrated that these compounds are not toxic at active concentrations
against the parasite, being highly selective for T. gondii. Additionally, in silico
analysis, most of the selected drugs met the ideal pharmacological parameters,
complying with Lipinski's rules (1997) and Veber et al. criteria. (2002). To better
understand the mode of action of these drugs, we investigated changes in the
ultrastructu re of T. gondii after treatment with six selected drugs from in vitro and
in silico assays, using transmission electron microscopy. The main changes
observed in the morphology of the parasites included modifications in cell division
and in vital organelles for the parasite's survival, such as the endoplasmic reticulum,
the Golgi complex, and the rhoptries.
Assunto
Parasitologia, Fármacos, Toxoplasmose, Reposicionamento de Medicamentos, Tratamento Farmacológico
Palavras-chave
toxoplasmose, tratamento, fase aguda, protozoário