Transcript Presentación de PowerPoint

LA BIODIVERSIDAD COMO FUENTE DE
NUEVOS AGENTES ANTI-CÁNCER: EL
CASO DE MEXICO Y CENTROAMERICA
Armando Cáceres, Patricia Saravia y
Sully M. Cruz
Facultad de CCQQ y Farmacia,
Universidad de San Carlos y
Laboratorios de Productos Naturales Farmaya S.A.,
Guatemala. E-mail: [email protected]
VIII Simposio Iberoamericano de Plantas Medicinales
II Simposio Iberoamericano de Investigación en Cáncer
Mesa Redonda: La biodiversidad como fuente de nuevos
agentes anticáncer: Aspectos actuales y perspectivas
Ilheus, 29 de octubre de 2014.
IDENTIDAD
Etnobotánica
PRODUCCION
Agrotecnología
Articulación
Comercialización
UTILIZACION
Fitoterapia
VALIDACION
Biomedicina
FITOTERAPIA:
Cadena multidisciplinaria con Buenas Prácticas
TRANSFORMACION
Fifofarmacia
Regulación
Registro
FORMULACION
I&D
Investigación etnobotánica
Ciencia que estudia el uso popular de los seres
vivos silvestres o naturalizados de una región, etnia
o época determinada.
Población  Etnobotánica  Etnofarmacología
Metodologia.
Encuestas (general, regional, etnomédica, botánica)
Caminatas etnobotánicas con conocedores
Encuestas regionales interinstitucionales realizadas
entre 1976-2004 dieron como resultado:
 10 etnias encuestadas: Quiché, cakchiquel, mam,
achi, tzutuhil, kekchi, garífuna, kanjobal, uspanteka
y pocomchi.
 Informantes ~ 1500 (hombres y mujeres)
 Detección: 116 familias, 424 géneros, 637 especies
Criterios para la selección de especímenes
 Universo estimado: 370,000-500,000 especies
 Causas tradicionales de salud-enfermedad
 Selección basada en tradición, venenosas o
composición (familias, quimiotipos)
 Tamizaje de una bioactividad específica
 Combinación de criterios
Etnobotánica  BPC según OMS
 Permiso de colecta (Lista roja, otros)
 Planificación técnica (Lugar de colecta,
información esencial, hábitat, hábito, etc.)
 Selección de plantas para colecta
 Colecta (sobrevivencia de la especie, época de
colecta, condiciones adecuadas)
 Personal (local, apoyo, profesional)
WHO (2005) Good collection practices for medicinal plants. Geneva.
Formas de uso de las plantas
tradicionales en la medicina moderna
 Uso como agente terapéutico directo (Ej. Alcaloide
D-tubocurarina de Chondrodendron tomentosum,
relajante muscular que no se ha podido sintetizar).
 Uso como punto de partida para la elaboración semisintética (Ej. Extractos de los que se producen
sapogeninas para producción de esteroides).
 Substancia de la flora que puede usarse como
modelo para la síntesis de nuevas moléculas (Ej. La
cocaina de Erythroxylum coca ha servido de modelo
para la síntesis de anestésicos como procaína).
 Plantas usadas como marcadores taxonómicos (Ej.
Las Liliaceas son rica en alcaloides, pero pobres
estudios en la familia Orchidaceae).
Gurib-Fakim A (2006) Molecular Aspects of Medicine 27:1-93.
Opiniones de expertos
 Como consecuencia del tiempo que toma la colecta
de plantas con historia etnomédica, pareciera que la
colección al azar seguida de ensayos HTS in vitro
podría ser el futuro en la industria farmacéutica.
 Sin embargo, los estudios etnobotánicos por los
centros de investigación y universidades seguirán
siendo los mayores contribuyentes al proceso de
descubrimiento de drogas.
 Se prevé que la búsqueda de compuestos activos
de la biodiversidad para el desarrollo de moléculas
sintéticas, garantizando una protección por
patentes, será un proceso en evolución científica
constante.
Nogueira RC et al. Expert Opin. Ther. Patents 2010; 20:145-57,
basado en Balunas & Kinghorn Life Science 2005; 78:431-41 y
Schuster BG J. Alter. Complement . Med. 2001; 7:61-72
Descubrimiento de drogas en la academia
 El alto costo, intensivo en mano de obra y aspectos
que no llevan a nuevas hipótesis del
descubrimiento de drogas, hacen que la academia
tenga los elementos y nicho natural para participar
activamente en estos procesos de descubrimiento.
 Es conveniente que la investigación académica se
enfoque en blancos o enfermedades de limitado
valor comercial, como las del III Mundo o aquellas
que raras y requieren de modelos específicos.
 Un ejemplo interesante es el descubrimiento de
pequeñas moléculas inhibidoras y activadoras del
regulador de la conductancia transmembrana de la
fibrosis cística.
Verkman AS. Am. J. Physiol. Cell Physiol. 2003; 286:C465-C474
Nueva generación de fitoterápicos:
Investigación sinergística
 Se reconoce la importancia de la investigación sinérgica en la
investigación de nuevos fitoterápicos cuyos mecanismos de
acción farmacológica podrían ser:
 Efectos sinergísticos multi-blanco
 Efectos basados en aumento de la biodisponibilidad
 Interacción con mecanismos de resistencia
 Eliminación o neutralización de efectos adversos
 Evidencia clínica de efectos sinérgicos
 Valeriana officinalis + Humulus lupulus
 Urtica dioica + Pygeum africanum
 Panax ginseng + Ginkgo biloba
Wagner & Ulrich-Merzanich (2009)
Phytomedicine 16:97-110
Otras opiniones líderes
 Con los recientes avances con HTS en la mayoría de
las industrias farmacéuticas y el aumento de las
restricciones gubernamentales en la aprobación de
drogas, es posible que el número de nuevos
productos derivados de drogas pueda llegar a cero.
 Sin embargo esto se espera que sea temporal, ya que
el potencial de los nuevos descubrimientos de
productos naturales en el largo plazo es enorme.
 A pesar que los nuevos esquemas de la industria
farmacéutica no favorecen los productos naturales,
estos son tan vastos y casi ilimitados que siempre
serán una fuente de descubrimientos que lleven a
nuevas drogas para beneficio de la humanidad.
Li JWH & Vederas JC (2009) Science 325:161-65
Comparación entre Etnofarmacología y
Bioprospección masiva
Etnofarmacología clásica
Bioprospección masiva
Información basada en la
tradición y uso popular
Obtención de resultados por
bioprospección masiva al azar
Mayor posibilidad de éxito y
posiblemente mayor seguridad
Requiere de un gran número de
muestras y riesgo desconocido
Librería natural ilimitada
Librerías limitadas a 100 miles
Metodologías mas sencillas
intensivas en mano de obra
Metodologías complicadas
dependientes de alta tecnología
Mas susceptible de desarrollo en
los ambientes académicos
Desarrollo por el sector
comercial o por alianza múltiple
Menores posibilidades de
protección con patentes
Mayores posibilidades de
protección con patentes
Citotoxicidad de extractos crudos de
plantas medicinales mexicanas
Gutierrez-Lugo MT et al. (1996) Phytomedicine 2:341-347.
Objetivo: Tamizar la actividad citotóxica de
plantas usadas en la medicina tradicional
mexicana como agentes anti-infecciosos.
Metodología: 31 extractos metanólicos o
clorofórmicos de 28 especies se evaluaron por
su actividad antimicrobiana y contra líneas
celulares de adenocarcinoma de colon (HT-29),
carcinoma de mama (MCF-7) y carcinoma de
pulmón (A-549).
Resultados: 5 especies demostraron actividad
antimicrobiana, pero solamente Helianthella
quinquenervis tuvo actividad antimicrobiana y
citotóxica contra MCF-7 (ED50 13.1 mg/ml)
Citotoxicidad de planta s usadas como
antitumorales en México
Popoca J et al. (1998) J. Ethnopharmacol. 59:173-177.
Objetivo: Tamizar la actividad citotóxica de
plantas de la medicina tradicional mexicana
como antitumorales
Metodología: Extractos crudos (éter de petróleo,
acetato de etilo y metanol) de 9 especies
evaluadas en triplicado (1-100 mg/ml) por su
actividad citotóxica contra líneas de carcinoma
nasofaríngeo (KB), carcinoma de colon (HCT-15)
y carcinoma escamoso de cérvix (UISO-SQC)
Resultados: De 27 extractos de 9 plantas, 3
plantas demostraron importante actividad
citotóxica, mostrando cierto grado de
selectividad contra el cultivo celular ensayado.
Citotoxicidad de plantas mexicanas
Nombre (Familia)
Extracto
HCT
BK
UISO
Acacia pennatula
(Fabaceae)
EP
EtOAc
41.7
>100
20.9
17.4
16.6
25.1
Colubrina macrocarpa
(Rhamnaceae)
MeOH
EP
EtOAc
>100
10.0
2.1
60.3
6.6
5.8x10-6
10.0
>100
0.6
MeOH
Hemiangium excelsum EP
9.1
0.76
6.3x10-4 7.9x10-2
4.4x10-3 5.8x10-3
(Hippocrateaceae)
EtOAc
2.4
4.0
3.1
MeOH
1.9
10.9
36.3
*
ED50 mg/ml
Popoca J et al. (1998) J. Ethnopharmacol. 59:173-177
Actividad citotóxica en plantas LA
Calderón AI et al. (2006) Pharm. Biol. 44:130-140
Muestra: 310 especies con información
etnomédica colectadas en 7 países de
Latinoamérica.
Metodología: Determinación de actividad
citotóxica contra líneas celulares de cáncer
humano [mama (MCF-7), pulmón (H-460) y SNC
(SF-268)] por bioensayo sulforodamina B (SRB).
Resultados: 23 (7.4%) especies demostraron
actividad citotóxica (GI50 <10μg/ml)
Thevetia ahouai
Physalis viscosa
Piper jacquemontianum
Piper barbatum
Senna occidentalis
Tovomita longifolia
Lippia cardostegia
Blepharocalyx salicifolius
Citotoxicidad de plantas de la medicina
tradicional maya
Mena-Rejon et al. (2009) J. Ethnopharmacol. 121:462-465.
Objetivo: Investigar la actividad citotóxica de
plantas de la medicina tradicional maya.
Metodología: Extractos metanólicos de 9
especies se evaluaron contra cuatro líneas
celulares de cáncer [laringe (Hep-2),
nasofaringe (KB), cérvix (HeLa) y cérvix
escamoso (SiHa)] y células normales de riñón
canino (MDCK), por medio de un bioensayo
espectrofotométrico a 540 nm después de
agregar MTT.
Citotoxicidad de plantas de la medicina maya
Mena-Rejon et al. (2009) J. Ethnopharmacol. 121:462-465
Resultados: Todas las especies
mostraron algún nivel de
citotoxicidad, siendo la mas
activa la corteza de raíz de
Hamelia patens contra células
HeLa (CC50 13 mg/ml) con un
índice de selectividad alto (13.3).
Los extractos de Gossypium
schottii y Dioon spinulosum
tuvieron actividad contra células
HeLa y Hep-2 con buen índice de
selectividad
Actividad citotóxica (GI50: mg/mL ) de extractos de 24
especies de Guatemala
Cooperación entre
Facultad de CCQQ y
Farmacia, USAC
(Guatemala) y U. de
Panamá en el marco del
proyecto AICD/AE-106 de
la OEA y de la red
Smilax domingensis
Thevetia ahouai
RIBIOFAR del CYTED
Especie
Organo/Sol
Hypericum uliginosum Hoja EtOH
P. jacquemontianum
Hoja EtOH
Piper variabile
Hoja DCM
Thevetia ahouai
Hoja EtOH
Smilax domingensis
Hoja EtOH
SF-268*
6.4
4.6
4.7
0.52
27
MCF-7 H-460
9.8
11.0
3.0
4.9
6.3
7.1
0.47
0.29
16
12
Calderon AI et al. (2006) Pharm. Biol. 44:130-140.
Cáceres A et al. (2012) Braz. J. Pharmacog. 22:239-248.
Citotoxicidad de plantas de la medicina
.
tradicional maya para tratar cáncer
Caamal-Fuentes et al. (2011) J. Ethnopharmacol. 135:719-724
Objetivo: Tamizar la actividad citotóxica de
extractos de plantas usadas en la medicina
tradicional mexicana para tratar síntomas
parecidos a cáncer.
Metodología: Se evaluaron extractos metanólicos
contra siete líneas celulares de cáncer [pulmón
(A549), cérvix (HeLa y SiHa), laringe (Hep-2),
nasofaringe (KB), mama (MCF-7) y próstata (PC3)], y células normales embrionarias de riñón
(HEK-293) por un bioensayo micrométrico y
lectura espectrofotométrica a 540 nm usando
MTT.
Resultados:
Se detectaron 51 plantas usadas
para tratamiento de
sintomatología similar a cáncer
de las cuales se escogieron 21
para evaluación citotóxica.
Las cortezas de las raíces de
Aeschynomene fascicularis y
Bonellia macrocarpa demostraron
actividad contra células HeLa y
KB y un índice de selectividad
similar alrededor de 1.
Caamal-Fuentes et al. (2011) J. Ethnopharmacol. 135:719-724.
Plantas mexicanas usadas contra cáncer
Alonso-Castro et al. (2011) J. Ethnopharmacol. 133:945-972.
Objetivo: Revisar la flora medicinal mexicana
usada por su actividad anticáncer.
Metodología: Revisión de la bibliografía nacional e
internacional de los últimos 50 años y
clasificación de resultados en cinco categorías
Resultados: Se detectaron 300 especies vegetales
pertenecientes a 90 familias; solo 181 han sido
analizadas experimentalmente, de ellas 88 tienen
alguna actividad citotóxica in vitro y 14 han sido
investigadas in vivo, demostrándose actividad
anti-neoplásica solamente en una. Se han aislado
187 compuestos de 19 familias químicas
Citotoxicidad contra líneas celulares de cáncer de
compuestos aislados de plantas mexicanas
Nombre científico
Parte/Ext
Tipo molecular
Annona muricata
H/EtOH
Annopentocina A, B y C
Annona purpurea
S/MeOH
Purpurediolina
Montanoa leucantha H/EtOAc
Leucantanólido
Viguiera hypargyrea A/MeOH
8b-(epoxiangeloiloxi) 14
hidroxitithifolina
Viguiera
H/Cloro
15-hidroxi acetilquinqueradiata
leptocarpina
Gelsemium
S/MeOH
12b-hidroxi-5a-preg-16sempervirens
eno-3,20 diona
Salvia leucantha
A/Aceto
Salvileucalina B
Persea americana
F/EtOH 1,2,4-trihidroxinonadecano
Zea mays
F/MeOH Acido 13-hidroxi-10-oxotrans-11-octadecanóico
Efectos antitumorales de compuestos
aislados de plantas mexicanas
Nombre científico
Parte/Ext
Molécula/Actividad y modelo
Annona diversifolia
Semilla/
Laherradurina y Cherimolina 2/
(Annonaceae)
Hexano
HeLa y SW-40 en ratón atímico
Hymenoxys odorata
Hierba/
Himenobina/Carcinoma
(Asteraceae)
Acetona
mamario en ratón CH3
Hyptis emory
Hierba/
Acido betulínico/Carcinoma de
(Lamiaceae)
Cloroformo Walker 5WA16, rata Sprague
Capraria biflora
Raíz/
Biflorina/Sarcoma 180 y de
(Scrophulariaceae)
Eter pet.
Ehrlich en ratón suizo
Actividad citotóxica (GI50: mg/mL ) de 46 extractos de
18 especies (Litsea, Piper, Rizhopora) de Guatemala
Cooperación entre CCQQ y Farmacia, USAC
(Guatemala) y CPQBA-UNICAMP (Brasil) en
el marco de RIBECANCER/CYTED.
Fraccionamiento y aislamiento químico en
colaboración con IQ-USP
Especie de Piper
P. patulum
P. retalhuleuense
P. jacquemontianum
P. variabile
P. sempervirens
Doxorubicina
Organo/Sol
Raiz DCM
Hoja DCM
Raiz DCM
Hoja DCM
Hoja DCM
Hoja DCM
Hoja MeOH
Control
U251*
29.0
26.5
26.1
19.6
22.4
0.25
4.7
0.029
P. sempervirens
MCF-7
3.8
3.5
19.9
6.5
25.9
1.8
14.9
0.025
H460
42.1
44.2
28.3
7.2
26.6
3.0
9.0
0.025
Actividad citotóxica y citostática de plantas
medicinales de Guatemala
Cates RG et al. (2013) J. Med. Plants. Res. 7:2616-2627.
Objetivo: Evaluar la actividad citotóxica y
citostática de plantas medicinales guatemaltecas
contra líneas celulares tumorales.
Metodología: Se prepararon extractos de material
fresco licuado por maceración con etanol 95%,
se concentraron en rotavapor y liofilizaron. La
actividad citotóxica y citostática se evaluó contra
seis líneas celulares de cáncer [mama humano
(MDA-MB-231 y MCF7), próstata (PC-3), colon
(HT-29), mama murino (4T1) y leucemia
monocítica (RAW-267)].
Se empleo el bioensayo con SRB por 24 h seguida
de evaluación colorimétrica a 515 nm.
Citotoxicidad en plantas del oriente de Guatemala
Cates RG et al. (2013) J. Med. Plants Res. 7(35):2616-2627
Resultados: 7 (9.6%) especies demostraron actividad
citotóxica (CI50 <200 μg/ml), en la mayoría de casos con
CC50 >800 por el ensayo de rojo neutro en células Vero.
Mama
Cervix
Piel
Lengua
Baccharis latifolia
>200
>200
A (119±60) A (75±4)
Bursera simaruba
A (113±38) A (148±14)
>200
>200
Byrsonima crassifolia
M (52±9)
M (72±3)
>200
>200
Guazuma ulmifolia
A (67±3)
A (68±6)
>200
>200
Quercus acatenangensis A (86±3)
M (77±4)
>200
>200
Solanum americanum
>200
M (195±4) A (139±9) M (171±3)
Solanum esculentum
>200
M (33±6)
M (47±18) M (36±2)
Actividad citotóxica de 17 extractos de 10
especies (Cornutia, Piper, otras) de Guatemala
Cooperación entre USAC (Guatemala)
y UCR (Costa Rica) en el marco de
RIBECANCER/ CYTED, usando el
bioensayo con sulforodamina B e
índice de selectividad (*>5) por
citotoxicidad sobre células Vero.
Mama
(MCF-7)
C. pyramidata
Especie
Organo/
Disolvente
Piper psilorachis
P. retalhuleuense
P. umbellatum
Cornutia pyramidata
Hoja DCM
45.7±2.5* 11.7±3.9*
167±9
Hoja DCM
44.5±3.5 14.2±8.0* 31.1±9.8
Hoja MeOH
118±43
220±80
67.0±7.4
Hoja DCM
47.9±4.9
59.3±0.5
33.2±9
Hoja MeOH 122.2±43.0 44.8±25.3 65.7±13.1
Hoja EtOH 79.4±10.5
332±25
65.6±3.1
Control
0.05
0.01
0.02
Acaeda elongata
Doxorubicina
Colon
(SW620)
Piper
psilorhachis
Pulmón
(H460)
Conclusiones
 Existen múltiples grupos en Latinoamérica que
están investigando la actividad antineoplásica.
 Esta búsqueda requiere condiciones químicas y
farmacológicas complejas y especializadas.
 De unas 500 especies nativas evaluadas, se han
detectado unas 50 especies con actividad
potencial por su actividad anti-cáncer de las que
se han aislado unas 30 moléculas interesantes
que debe seguirse desarrollando.
 Se incita a los sectores académicos a la
cooperación multidisciplinaria que permita el
desarrollo primario de fármacos que puedan
luego ser desarrollados por la industria.
I Congreso
Centroamericano
de
Productos
Naturales
Medicinales
Guatemala,
20-23 de abril 2015
[email protected]