Epotilona

Las epotilonas son una clase de fármacos con potencial contra el cáncer. Al igual que los taxanos , impiden la división de las células cancerosas al interferir con la tubulina , pero en ensayos iniciales, las epotilonas muestran mayor eficacia y efectos adversos más leves que los taxanos. ^{[ 1 ] [ 2 ]}

Las epotilonas fueron identificadas originalmente como metabolitos producidos por la mixobacteria del suelo Sorangium cellulosum . ^{[ 3 ]} A septiembre de 2008, se han identificado y caracterizado las epotilonas A a F. ^{[ 4 ]}

Estudios iniciales en líneas celulares cancerosas y pacientes con cáncer humano indican una eficacia superior a la de los taxanos . Su mecanismo de acción es similar, pero su estructura química es más simple. Debido a su mejor solubilidad en agua, no se necesitan cremóforos (agentes solubilizantes utilizados para el paclitaxel que pueden afectar la función cardíaca y causar hipersensibilidad grave). ^{[ 5 ]} Las propiedades similares a las endotoxinas conocidas del paclitaxel, como la activación de macrófagos que sintetizan citocinas inflamatorias y óxido nítrico, no se observan para la epotilona B. ^{[ 6 ]}

La estructura de la epotilona A se determinó en 1996 mediante cristalografía de rayos X. ^{[ 7 ]}

El mecanismo principal de la clase de epotilonas es la inhibición de la función de los microtúbulos . ^{[ 8 ]} Los microtúbulos son esenciales para la división celular, y las epotilonas, por lo tanto, impiden que las células se dividan correctamente. La epotilona B posee los mismos efectos biológicos que el paclitaxel tanto in vitro como en células cultivadas. Esto se debe a que comparten el mismo sitio de unión, así como la misma afinidad de unión al microtúbulo. Al igual que el paclitaxel, la epotilona B se une a la subunidad heterodimérica αβ-tubulina. Una vez unida, la tasa de disociación de la αβ-tubulina disminuye, estabilizando así los microtúbulos. Además, se ha demostrado que la epotilona B también induce la polimerización de la tubulina en microtúbulos sin la presencia de GTP. Esto se debe a la formación de haces de microtúbulos en todo el citoplasma. Finalmente, la epotilona B también provoca la detención del ciclo celular en la fase de transición G2-M, lo que conduce a la citotoxicidad y, finalmente, a la apoptosis celular. ^{[ 9 ]} La capacidad de la epotilona para inhibir la función del huso se atribuye generalmente a su supresión de la dinámica de los microtúbulos; ^{[ 10 ]} pero estudios recientes han demostrado que la supresión de la dinámica ocurre a concentraciones inferiores a las necesarias para bloquear la mitosis. A concentraciones antimitóticas más altas, el paclitaxel parece actuar suprimiendo el desprendimiento de los microtúbulos de los centrosomas, un proceso que normalmente se activa durante la mitosis. Es muy posible que la epotilona también pueda actuar a través de un mecanismo similar. ^{[ 11 ]}

La epotilona D, cuyo nombre genérico es utidelona , ​​fue aprobada en China en 2021 para el tratamiento del cáncer de mama metastásico . ^{[ 12 ] [ 13 ]} La utidelona ha mostrado beneficios en un ensayo de fase III sobre cáncer de mama cuando se añade a la capecitabina . ^{[ 14 ]}

Un análogo sintético, la ixabepilona , ​​fue aprobado en octubre de 2007 por la Administración de Alimentos y Medicamentos de los Estados Unidos para su uso en el tratamiento del cáncer de mama metastásico agresivo o localmente avanzado que ya no responde a las quimioterapias disponibles actualmente. ^{[ 15 ]} En noviembre de 2008, la EMEA denegó la autorización de comercialización de la ixabepilona. ^{[ 16 ]}

Se ha demostrado que la epotilona B, cuyo nombre genérico es patupilona , ​​posee una potente actividad anticancerígena in vivo a dosis toleradas en varios modelos de xenoinjertos humanos. ^{[ 17 ]} Como resultado, la patupilona y varios análogos se sometieron a diversas fases clínicas.

Patupilone y el sagopilone totalmente sintético se probaron en ensayos de fase II, y BMS-310705 se probó en ensayos de fase I. Patupilone fracasó en un ensayo de fase III para el cáncer de ovario en 2010. ^{[ 18 ]}

Se han anunciado los resultados de un ensayo de fase III con ixabepilona (BMS-247550) en combinación con capecitabina en cáncer de mama metastásico (2007 – lo que condujo a la aprobación de la FDA). ^{[ 19 ]}

Debido a la alta potencia y la necesidad clínica para tratamientos del cáncer, las epotilonas han sido el objetivo de muchas síntesis totales . ^{[ 20 ]} El primer grupo en publicar la síntesis total de epotilonas fue SJ Danishefsky et al. en 1996. ^{[ 9 ] [ 21 ]} Esta síntesis total de epotilona A se logró a través de una condensación intramolecular éster enolato-aldehído. Otras síntesis de epotilonas han sido publicadas por Nicolaou , ^{[ 22 ]} Schinzer, ^{[ 23 ]} Mulzer , ^{[ 24 ]} y Carreira . ^{[ 25 ]} En este enfoque, los bloques de construcción clave aldehído , glicidoles y cetoácidos se construyeron y acoplaron al precursor de metátesis de olefina a través de una reacción aldólica y luego un acoplamiento de esterificación . Se empleó el catalizador de Grubbs para cerrar la olefina bis terminal del compuesto precursor. Los compuestos resultantes fueron isómeros macrocíclicos cis y trans con estereocentros distintos . La epoxidación de olefinas cis y trans produce epotilona A y sus análogos.

Una de las síntesis totales de epotilona B se describe a continuación y fue descrita por el laboratorio de KC Nicolaou . ^{[ 26 ]} El análisis retrosintético reveló 1 , 2 y 3 como bloques de construcción (Figura 1).

Como se observa en la Figura 2, el cetoácido 1 se generó a partir del cetoaldehído que se convirtió en el éter de sililo mediante alilboración asimétrica y sililación del alcohol resultante. La ozonólisis del éter de sililo y la oxidación de Lindgren - Pinnick del aldehído proporcionaron el cetoácido. La cetona 2 se construyó mediante alquilación de Enders a partir de la hidrazona. La ozonólisis, el último paso de la alquilación de Enders, fue seguida por la reducción del aldehído y la sililación del alcohol resultante. La hidrogenólisis del éter bencílico dio el alcohol, que se oxidó en condiciones de Swern y se alquiló con el reactivo de Grignard para producir el alcohol secundario. La oxidación de este alcohol con el reactivo de Ley-Griffith dio la cetona deseada. El tiazol 3 se sintetizó a partir del éster, que se redujo con hidruro de diisobutilaluminio , y el aldehído reaccionó con el iluro estabilizado en la reacción de Wittig . La alilboración asimétrica del aldehído α,β-insaturado y la protección del grupo hidroxilo dieron lugar al éter de sililo, cuyo doble enlace terminal reaccionó con tetróxido de osmio para formar un diol que se escindió con tetraacetato de plomo para obtener el aldehído. La reducción, la yodación y el tratamiento con trifenilfosfina condujeron a la sal de fosfonio.

Los fragmentos 1 , 2 y 3 reaccionaron entre sí para obtener epotilona B mediante un método que incluyó la reacción de Wittig , la reacción aldólica y la esterificación de Yamaguchi (Figura 3). Se utilizó cromatografía preparativa en capa fina para separar los diastereómeros.

La epotilona B es una macrolactona policétida de 16 miembros con un grupo metiltiazol unido al macrociclo mediante un enlace olefínico. La cadena principal policétida fue sintetizada por la policétido sintasa de tipo I (PKS) y el anillo de tiazol se derivó de una cisteína incorporada por una péptido sintetasa no ribosómica (NRPS). En esta biosíntesis, tanto la PKS como la NRPS utilizan proteínas transportadoras , modificadas postraduccionalmente con grupos fosfopanteteína , para unir la cadena en crecimiento. La PKS utiliza tioéster de coenzima A para catalizar la reacción y modificar los sustratos reduciendo selectivamente el carbonilo β a hidroxilo (cetorreductasa, KR), alqueno (deshidratasa, DH) y alcano (enoil reductasa, ER). La PKS-I también puede metilar el carbono α del sustrato. Por otro lado, la NRPS utiliza aminoácidos activados en la enzima como aminoacil adenilatos. A diferencia de la PKS, en la enzima NRPS se producen epimerización , N-metilación y formación de heterociclos. ^{[ 27 ]}

La epotilona B comienza con una unidad de inicio de 2-metil-4-carboxitiazol, que se formó mediante el acoplamiento traslacional entre PKS, módulo EPOS A (epoA), y NRPS, módulo EPOS P (epoP). El EPOS A contiene una β-cetoacil-sintasa modificada (malonil-ACP descarboxilasa, KSQ), una aciltransferasa (AT), una enoil reductasa (ER) y un dominio de proteína transportadora de acilo (ACP). El EPOS P, por su parte, contiene un dominio de heterociclización, uno de adenilación, uno de oxidasa y uno de tiolación. Estos dominios son importantes porque participan en la formación del anillo heterocíclico de cinco miembros del tiazol. Como se observa en la Figura 4 , el EPOS P activa la cisteína y se une a ella como aminoacil-S-PCP. Una vez que la cisteína se ha unido, EPOS A carga una unidad de acetato en el complejo EPOS P, iniciando así la formación del anillo de tiazolina por ciclodeshidratación intramolecular. ^{[ 27 ]}

Una vez formado el anillo de 2-metiltiazol, se transfiere a las PKS EPOS B (epoB), EPOS C (epoC), EPOS D (epoD), EPOS E (epoE) y EPOS F (epoF) para su posterior elongación y modificación, generando así el enlace olefínico, el anillo de 16 miembros y el epóxido, como se muestra en la Figura 5. Cabe destacar la síntesis de la unidad gem-dimetilo en el módulo 7. Estos dos grupos dimetilo no se sintetizaron mediante dos C-metilaciones sucesivas. En cambio, uno de los grupos metilo se derivó de la unidad extensora de propionato, mientras que el segundo se integró mediante un dominio de C-metiltransferasa. ^{[ 27 ]}

• Discodermolida