Activación del osmio en células cancerosas

30.06.2021

Se presenta una nueva familia de compuestos de osmio con reactividad química dentro de la célula cancerosa. La incorporación de una molécula de agua a la estructura del osmio promueve la formación reversible de un anillo que se abre y cierra como una "puerta oscilante", inhibiendo la formación de especies inertes de osmio. Además, estos complejos median la hidrogenación del piruvato a lactato dentro de las células cancerosas. Imagen: Scixel.

• Investigadores del Grupo de Metalofármacos de IMDEA Nanociencia han demostrado la reactivación sin precedentes de un tipo de compuestos de osmio que se pensaba inerte en células.
• Los compuestos de osmio llevan a cabo reacciones de transferencia de hidrógeno dentro de células humanas cancerosas.
• La investigación, publicada en Chemical Science, ha sido elegida como Pick of the Week por los editores de la revista de la RSC.

Madrid, 30 de junio, 2021.

El cáncer es una enfermedad compleja y, como tal, no hay una única forma de abordarla. Si bien los tratamientos contra el cáncer están evolucionando hacia procedimientos cada vez más personalizados, en la mayoría de los casos todavía se requieren tratamientos de quimioterapia estándar. En quimioterapia se usan fármacos de platino como el cisplatino (aprobado hace 42 años por la FDA), que matan las células cancerosas, pero también las sanas, y causan efectos secundarios no deseados. En este sentido, hay mucho margen de mejora en los tratamientos clínicos.

Actualmente se están investigando nuevos compuestos organometálicos para ver a través de qué mecanismo se podrían activar (luz, pH) para que intervengan de manera específica procesos únicos de las células cancerosas (por ejemplo, afectando el metabolismo de las dichas células).

El Grupo de Metalofármacos de IMDEA Nanociencia, liderado por la Dra. Ana Pizarro, centra sus esfuerzos en explotar la peculiar naturaleza de los metales de transición y las interacciones químicas singulares que estos metales pueden llevar a cabo en el interior de la célula. Esta peculiaridad de los fármacos basados en metales, en combinación con el conocimiento actual en biología molecular, permite el desarrollo de nuevos compuestos para quimioterapias más específicas y dirigidas.

En su reciente publicación en Chemical Science, Pizarro estudia el potencial del osmio (Os) para modificar la maquinaria de la célula cancerosa. Estos compuestos están en gran parte inexplorados debido a su falta de reactividad. Pizarro explota esta pasividad para controlar la reactividad de estos compuestos dentro de la célula. En el laboratorio en IMDEA Nanociencia el grupo de investigación ha descubierto la reactivación sin precedentes de un compuesto de osmio en solución acuosa mediante la introducción en la estructura de un grupo alcohol terminal que proporciona al compuesto un perfil de reactividad completamente nuevo.

Los compuestos  de osmio-areno a menudo generan especies inactivas debido a la acidez del metal. El Os-OH desencadena un reordenamiento intramolecular que culmina en la unión del oxígeno de un alcohol colgante al centro metálico (formándose un metalociclo), protegiendo así el complejo frente a la inactivación irreversible: las especies de osmio que de otro modo no serían activas, se reactivan gracias al grupo alcohol.

"Los metales de transición en general pueden ser promiscuos: tratan de atrapar los átomos a su alrededor. Nosotros pensamos que se puede explotar la pasividad inherente del osmio para controlar su reactividad", comenta la Dra. Pizarro. "Si queremos crear herramientas útiles para manipular la célula cancerosa, debemos aprovechar este fino equilibrio entre la reactividad del metal y la inactividad, exclusivo de los compuestos organometálicos".

El equipo probó la actividad de los compuestos de osmio dentro de células de cáncer de mama in vitro. Se encontró que estos compuestos ayudan a convertir el piruvato en lactato, ambos metabolitos esenciales en el intrincado metabolismo de la célula cancerosa.

Esta investigación fundamental suma al conocimiento en compuestos organometálicos que modulan la maquinaria celular para combatir el cáncer. El grupo de Pizarro ha demostrado que los compuestos de osmio pueden ser candidatos para modular el equilibrio lactato/piruvato dentro de las células humanas, un aspecto crucial de la progresión del cáncer.

Esta investigación ha sido parcialmente financiada por el 7º Programa Marco de la UE a través del proyecto MEMOTUMCELLMACH y el galardón Centro de Excelencia Severo Ochoa a IMDEA Nanociencia (2017-2021). Esta investigación se ha publicado en Chemical Science, la revista insignia revisada por pares de la Royal Society of Chemistry, y se puede leer aquí (open access). La publicación ha sido elegida “Publicación de la Semana” por los editores de Chemical Science. y es portada (front cover) de la revista en el número 12(27).

Referencia:

S. Infante-Tadeo, V. Rodríguez-Fanjul, A. Habtemariam, A. M. Pizarro. Osmium(II) tethered half-sandwich complexes: pH-dependent aqueous speciation and transfer hydrogenation in cells. Chem. Sci. 2021,12, 9287-9297.  DOI: 10.1039/D1SC01939B

Este artículo fue presentado como "Selección de la Semana" y se incluyó en la colección "Hot Papers" de Chemical Science 2021. También fue seleccionado para aparecer en la portada exterior del número 27 de la revista. Vea una versión animada de esta portada en este enlace.

Contacto

Dr. Ana M. Pizarro
ana.pizarro [at]imdea.org
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Fuente: IMDEA Nanociencia