Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Os conhecimentos fundamentais sobre neoplasias estão aumentando rapidamente, no entanto, poucos avanços estão sendo obtidos na clínica para terapia e diagnóstico de tumores. Por este motivo o desenvolvimento de drogas alternativas é de extrema importância na tentativa de melhorar o prognóstico da doença e aumentar a sobrevida dos pacientes. Peçonhas de serpentes constituem fontes naturais de substâncias bioativas com grande potencial terapêutico. O objetivo deste trabalho foi identificar e caracterizar o efeito antitumoral da peçonha de Crotalus durissus terrificus (PC) e seus polipeptídeos, Crotoxina e Crotamina, sobre linhagens de tumores cerebrais, bem como avaliar seu potencial radiossensibilizador e sua aplicabilidade para detecção de tumores in vivo. Os resultados obtidos demonstraram que PC possui potente efeito antitumoral sobre tumores benigno, adenoma de pituitária (GH3), e maligno, glioblastoma multiforme (RT2), com IC50 de 0,96μg/mL e 2,15μg/mL, respectivamente. Este efeito antitumoral ocorre via apoptose, é ciclo específico e dependente de cálcio extracelular, um importante fator para a atividade fosfolipásica A2 do principal componente da PC, Crotoxina. PC também apresentou um importante efeito radiossensibilizador, tornando os tumores até 66% mais sensíveis à radioterapia. O efeito antitumoral da PC pode ser atribuído, pelo menos parcialmente, aos polipeptídeos Crotoxina e Crotamina, que também induziram apoptose das células de tumores cerebrais. Estes componentes da PC interagiram de maneira específica com tumores sólidos malignos in vitro e foram capazes de detectar foco tumoral in vivo. Apesar da conhecida nefrotoxicidade e neurotoxicidade da PC, o tratamento agudo com a dose antitumoral da PC estabelecida in vitro não foi tóxico para os animais analisados. Estes resultados indicam o potencial biotecnológico da PC como fonte de moléculas moldes para o desenvolvimento de fármacos e radiofármacos para a terapia e/ou diagnóstico do câncer. / The neoplasms basic knowledge is increasing quickly, however, few advances have been reached in clinical therapy and diagnosis of tumours. For this reason, the development of alternative drugs is relevant in the attempt to improve prognosis and to increase the patients survival. Snake venoms are natural sources of bioactive substances with therapeutically potential. The objective of this work was to identify and to characterise the antitumoral effect of Crotalus durissus terrificus venom (PC) and its fractions, Crotoxin and Crotamine, on brain tumours, as well as, to evaluate its radiosensibilising potential and its applicability for tumours detection in vivo. The results demonstrated that PC possess a powerful antitumoral effect for benign (pituitary adenoma) and malignant (glioblastoma multiforme) tumours with IC50 values of 0,96μg/mL and 2,15μg/mL, respectively. This antitumoral effect is mediated by apoptosis induction; it is cell cycle specific and dependent of extracellular calcium, an important factor for Crotoxin phospholipase A2 activity. Besides being a powerful antitumoral agent, PC also presented an important radiosensibilising effect, increasing in 66% the tumour radiotherapy sensitivity. The PC antitumoral effect can be ascribed, at least partially, to the polypeptides Crotoxin and Crotamine that also induced brain tumours apoptosis. These PC polypeptides specifically interacted with malignant tumours in vitro and demonstrated to be capable to detect tumoral focus in vivo. In spite of the PC known nephrotoxicity and neurotoxicity, acute treatment with its antitumoral dose estabilished in vitro was not found to be toxic for the analysed animals. These results indicate the biotechnological potential of PC as source of templates for pharmaceutical and radiopharmaceutical design for cancer therapy and diagnosis.

O câncer tem levado a óbito milhões de pessoas em todo o mundo. Apesar dos conhecimentos a respeito dos mecanismos moleculares desta patologia estarem aumentando rapidamente, poucos avanços estão sendo conseguidos nas clínicas de terapia e diagnósticos de tumores, o que torna de extrema importância o desenvolvimento de novas moléculas para fins terapêuticos e diagnósticos. Toxinas animais possuem uma diversidade de atividades biológicas e farmacológicas e têm se mostrado fonte rica de moléculas com potencial terapêutico. Diversos trabalhos têm sido realizados com toxinas de animais terrestres, mas toxinas de peixes venenosos marinhos são uma fonte potencial e ainda inexplorada de novas moléculas. Neste trabalho a peçonha bruta do peixe-escorpião Scorpaena plumieri (SPB) e uma enzima gelatinolítica (SPGP) purificada a partir desta peçonha, foram avaliadas quanto a sua aplicabilidade na detecção diferencial de tumores. Os resultados in vitro demonstraram que tanto SPB quanto SPGP possuem potente efeito antitumoral sobre células de glioblastoma p-53 selvagem (DL50= 3,90,98&#956;g/mL e 8,00x10-122,94x10-12M, respectivamente) e células de carcinoma ascítico de Ehrlich (DL50=14,052,95&#956;g/mL e 1,22x10-116,56x10-12M, respectivamente), sendo células de glioblastoma p53-mutante mais resistentes, para ambas as substâncias (DL50 > 125&#956;g/mL para SPB e DL50 > 1,39x10-9M para SPGP). As alterações morfológicas observadas nestas linhagens quando tratadas com SPB e SPGP, e os dados da coloração com DAPI, indicam que o efeito antitumoral destas substâncias ocorre via apoptose. Sondas radioativas de SPB ([99mTc]SPB) e SPGP ([131/125I]SPGP) foram sintetizadas com alta atividade específica e alta pureza radioquímica. Estudos de biodistribuição, realizados por injeções via endovenosa caudal, em camundongos implantados nos coxins plantares com tumor de Ehrlich mostraram que a SPB não é captada significativamente pelo tumor. Por outro lado, a SPGP foi significativamente captada pela pata com tumor, em todos os tempos avaliados (p<0,05). A administração intratumoral da [125I]SPGP elevou os níveis desta molécula no tumor e reduziu a captação em outros órgãos. Estudos em animais com edema demonstraram que a SPGP apresenta um tempo de residência maior na região tumoral do que em regiões inflamatórias. Estudos hematológicos e histopatológicos realizados demonstraram que a SPB e SPGP não apresentam toxicidade aguda, mesmo em concentrações dez vezes maiores que as utilizadas nos experimentos de biodistribuição e detecção de tumores. Estes resultados são inéditos e mostram o potencial da SPGP como molde para o desenvolvimento de fármacos e radiofármacos para terapia e diagnóstico de tumores. / Cancer has killed millions of people worldwide. Despite the increasing knowledge about the molecular basis of tumor development, few advances have been reached in clinical therapy and diagnoses, which shows the importance of new drugs development for therapeutic and diagnosis purpose. Venomous creatures have been studied as potential sources of pharmacological agents and physiological tools. A lot of work has been done about biological activity of terrestrial animals, but comparatively less research has been undertaken on venomous marine creature, particularly fish, which means that marine toxins represent a vast and unexplored source of novel molecules with therapeutical potential. In this work, the scorpionfish Scorpaena plumieri crude venom (SPB) and a gelatinolytic protease purified from this venom (SPGP) were evaluated for their applicability for in vivo tumor detection. In vitro results showed that both, SPB and SPGP, possess a powerful antitumor effects on p53-wild-type glioblastoma cells (LD50= 3,90,98&#956;g/mL and 8,00x10-122,94x10-12M, respectively) and Ehrlich ascites carcinoma cells (LD50=14,052,95&#956;g/mL and 1,22x10-116,56x10-12M, respectively). P53- mutant glioblastoma cells were more resistant to both, SPB and SPGP treatment (LD50 > 125&#956;g/mL and LD50 > 1,39x10-9M, respectively). The morphological changes observed in the cell lines treated with SPB and SPGP, and the data of DAPI staining, indicate that the antitumor effect of these substances occurs via apoptosis. Radioactive probes of SPB ([99mTc] SPB) and SPGP ([125I] SPGP) with high specific activity and high radiochemical purity were synthesized. Data of biodistribution studies, performed by intravenous injections in Swiss mice bearing Ehrlich carcinoma cells, showed that SPB has poor uptake in tumor region. On the other hand, SPGP had a substantial uptake in tumor at all analyzed times. Intratumoral administration of [125I]SPGP increased its uptake by the tumoral region and substantially reduced the uptake by other organs. Biodistribution studies in animals with edema confirmed that SPGP presents longer residence time in tumoral region than into inflammation site. Hematologic and histopathologic studies showed that SPB and SPGP did not present acute toxicity, even at concentrations ten times higher than those used in biodistribution studies. These results indicate the potential of SPGP as template for the development of new drugs and radiopharmaceuticals for tumors diagnosis and therapy.

As tiossemicarbazonas têm despertado grande interesse farmacológico por causa de suas propriedades biológicas, tais como a atividade citotóxica contra várias linhagens de tumores humanos. A maioria destes compostos sintetizados é baseada na piridina, por causa da sua semelhança a metabólitos piridoxal que estão presentes na co-enzima B6. Os objetivos deste estudo foram a caracterização do efeito antitumoral de tiossemicarbazonas derivadas de N(4)-metil-toluil-2-acetilpiridina e 2- piridinoformamida e o desenvolvimento de um radiofármaco baseado num complexo metálico de tiossemicarbazona para aplicação na tomografia por emissão de pósitron (PET). Na primeira fase deste trabalho foram sintetizadas vinte e uma tiossemicarbazonas, derivadas de N(4)-metil-toluil-2-acetilpiridina e 2-piridinoformamida, bem como seus complexos metálicos (Sn, Ga e Cu), para se avaliar seus potenciais citotóxicos e antiproliferativos in vitro sobre células de tumores cerebrais e mamários. Nossos resultados mostraram que todas tiossemicarbazonas testadas apresentaram potente efeito citotóxico e antiproliferativo contra linhagens de células de glioblastoma multiforme e carcinoma de mama, com valores de IC50 (concentração do composto que produziu 50% de morte celular) na ordem de nanomolar. Além disso, foram observadas alterações morfológicas como arredondamento celular, redução do volume citoplasmático e condensação da cromatina, característicos do mecanismo apoptótico. O cloreto de cobre foi usado como controle e apresentou o valor da IC50 na ordem de milimolar, indicando que a complexação do cobre com tiossemicarbazona foi capaz de aumentar mais de 1 milhão de vezes a potência antitumoral deste metal. Na segunda etapa deste trabalho, devido a potente atividade antitumoral das tiossemicarbazonas derivadas de N(4)-metil-toluil-2-acetilpiridina e das excelentes propriedades do 64Cu (T1/2= 12,7 h, decaimento por &#946;+, &#946;- e EC) foi desenvolvido um novo agente de imagem (radiofármaco) para detecção de tumores através da PET. Os radiofármacos foram produzidos no reator nuclear TRIGA-IPR-R1 do CDTN, via reação de captura neutrônica 63Cu(n, y)64Cu, do complexo de cobre N(4)-orto-toluil-2- acetilpiridina tiossemicarbazona (Culac). A maior atividade específica induzida foi 5,55 MBq/mg. Depois de irradiadas, as amostras de 64Culac foram analisadas por espectroscopia de absorção no infravermelho (IV) para se avaliar a integridade estrutural química. Todos os compostos irradiados mantiveram sua estrutura química íntegra. Em seguida, foi avaliada a manutenção da atividade antitumoral in vitro do 64Culac, pelo ensaio do MTT, nas linhagens de células RT2 (p53 selvagem), T98 (p53 mutante), MCF-7 (p53 selvagem), CAE (p53 selvagem). Os resultados mostraram a manutenção da potente atividade antitumoral do 64Culac em todas as células tratadas e apresentou valores da IC50 da ordem de nanomolar. Os estudos de biodistribuição do 64Culac, realizados por injeções via endovenosa caudal, em camundongos implantados nos coxins plantares com tumor de Ehrlich mostraram captação significativa na pata com tumor (razão tumor/músculo esquelético de 6,55) em relação ao controle no tempo de 240 minutos após administração deste composto. Estudos histopatológicos revelaram leve hepatotoxicidade após 144 horas (6 dias) da administração endovenosa de 136 &#956;g/kg do Culac. Contudo, nesta dose não foi observada letalidade, nem alterações comportamentais, locomotoras ou nutricionais nos animais. Os nossos resultados demonstraram que o complexo de cobre-64 N(4)-orto-toluil-2- acetilpiridina tiossemicarbazona (64Culac) é um promissor radiofármaco para detecção de tumores sólidos pela tomografia por emissão de pósitrons (PET). / Thiosemicarbazones have attracted great pharmacological interest because of their biological properties, such as cytotoxic activity against multiple strains of human tumors. The most studied compounds are pyridine-based because of their resemblance to pyridoxal metabolites that attach to co-enzyme B6-dependant enzymes. This work aimed the characterization of the antitumoral effect of N(4)-methyl-tolyl-2-acetilpiridine and 2- pyridinoformamidederived thiosemicarbazones and the development of a radiopharmaceutical based on a thiosemicarbazone metal complex for positron emission tomography. In the first phase of this study were synthesized twenty-one thiosemicarbazones, derived from N(4)methyl-2 acetylpyridine and 2-pyridineformamide, as well as their metal complexes (Sn, Ga and Cu). Their cytotoxic potential were evaluated against brain and breast tumor cells in vitro. Our results showed all of them presented powerful cytotoxic and antiproliferative activities against glioblastoma multiforme and breast adenocarcinoma at very low concentrations (nanomolar range). Morphological alterations characteristic of apoptosis, such as cell shrinkage, chromatin condensation were observed. Copper chloride was used as control and has presented IC50 at milimolar range suggesting that copper complexation with thiosemicarbazone significantly increases (more than 1 million) the antitumoral effect of this metal. Due to the potent antitumoral activity of N(4)-methyl-tolyl-2-acetilpiridine derived thiosemicarbazones and the excellent properties of 64Cu (T1/2 = 12.7 hours, &#946;+, &#946;-, and EC decay), at the second part for this work it was developed a new imaging agent (radiopharmaceutical) for tumor detection by positron emission tomography (PET). The radiopharmaceuticals were produced in the nuclear reactor TRIGA-IPR-R1 from CDTN, via neutron capture reaction 63Cu (n,&#947;) 64Cu, of the copper complex N(4)-ortho-toluyl-2- acetylpyridine thiosemicarbazone (Culac). The induced specific activity was found to be 5.55 MBq /mg. After irradiation 64Culac samples were analyzed by the absorption of infrared spectroscopy (IR) to assess the structural integrity. The irradiated compound kept its structural integrity. The maintenance of 64Culac biological activity was also evaluated by MTT assay on RT2 (wild p53), T98 (mutant p53), MCF-7 (wild p53) and CAE cells (wild p53). The results showed that 64Culac kept its potent antitumural activity against all treated cells presenting IC50 values at nanomolar range. 64Culac biodistribution studies after intravenous injection in mice bearing Erlich tumor implanted in the paw, showed significant uptake in the tumor paw (tumor/skeletal muscle ratio= 6.55), 240 minutes after administration. Histopathological studies have shown mild hepatotoxicity 144 hours (6 days) after intravenous administration of 308 mg/kg of Culac. However, no lethality, behavioural, or feeding changes were observed at this dose. Our results demonstrate that the complex of copper-64 N(4)-ortho-toluyl-2- acetylpyridine thiosemicarbazone (64Culac) is a promising radiopharmaceutical for detection of solid tumors by positron emission tomography (PET).

A Crotoxina, o principal componente do veneno de Crotalus durissus terrificus, vem sendo estudada desde 1938. É um complexo polipeptídico natural com grande potencial farmacológico especialmente por seu efeito antitumoral, propriedade que tem despertado o interesse para o diagnóstico e o tratamento do câncer. Entretanto, pouco se sabe sobre seu mecanismo de ação e os sítios com os quais interage em células tumorais. O câncer de mama é o segundo tipo de câncer mais freqüente no mundo e o mais comum entre as mulheres. Cerca de 30 a 60% dos tumores mamários apresentam expressão aumentada de receptores do fator de crescimento epidérmico (EGFR), uma proteína transmembrana que desencadeia a proliferação celular. A partir de dados da literatura mostrando que o efeito antitumoral da Crotoxina é mais potente em células que superexpressam EGFR, estabeleceu-se o objetivo deste trabalho: avaliar os efeitos citotóxicos desse polipeptídeo sobre os tumores de origem mamária MCF-7 (carcinoma humano) e Ehrlich (carcinoma murino ascítico) e realizar um estudo de interação molecular da Crotoxina com células de tumor de Ehrlich. Inicialmente, a Crotoxina foi radiomarcada com iodo-125 (125I-Crotoxina) e iodo-131 (131I-Crotoxina). Ensaios de saturação e competição foram realizados para caracterizar a interação da Crotoxina in vitro, enquanto que a interação in vivo foi avaliada através da biodistribuição e obtenção de imagens em tomografia por emissão de fóton único (SPECT) do composto radiomarcado em camundongos portadores de tumor de Ehrlich. Os resultados evidenciaram que o polipeptídeo apresentou um potente efeito citotóxico sobre as células de tumor de Ehrlich, com valor de DL50 in vitro (concentração do composto que produziu 50% de morte celular) próximo de 1 micromolar, mas não apresentou efeito significativo sobre a linhagem MCF-7. Alterações morfológicas nas células de tumor de Ehrlich tratadas com Crotoxina sugerem indução de morte celular programada. A interação da 125I-Crotoxina com as células de Ehrlich foi saturável com cerca de 70% de especificidade, com Kd= 24,98 nmol/L e Bmax= 16570 sítios/célula para sítios de baixa afinidade e com Kd= 0,06 nmol/L e Bmax=210 sítios/célula para sítios de alta afinidade. O polipeptídeo radiomarcado apresentou menor especificidade (cerca de 37%) para a linhagem MCF-7. O EGF competiu com 20% dos sítios específicos da 125I-Crotoxina indicando que Crotoxina e EGF compartilham parcialmente sítios específicos em células de Ehrlich. Através do estudo de biodistribuição, observou-se que houve captação significativa de 125I-Crotoxina no tumor (razão tumor/músculo esquelético de 18,55) no período de 3 horas após administração deste composto. As imagens SPECT também evidenciaram captação diferenciada pelo tumor, mostrando interação in vivo da 131I-Crotoxina com células de tumor de Ehrlich. O conjunto dos resultados sugere que Crotoxina apresenta potente efeito antitumoral sobre células de Ehrlich e que este efeito é devido pelo menos parcialmente à interação específica com sítios de alta e baixa afinidade. Os sítios de baixa afinidade se correlacionam com o EGFR e os de alta afinidade ainda necessitam de mais investigação para melhor caracterização. Estes resultados corroboram o potencial da Crotoxina como ferramenta para radiodiagnóstico capaz de diferenciar células tumorais. / Crotoxin, the main component of Crotalus durissus terrificus snake venom, has been studied since 1938. It is a natural polypeptidic complex with pharmacological potential because of its antitumoral properties wich has attracted great interest for diagnosis and therapy of oncological deseases. However, Crotoxin mechanism of action and sites of specific interaction on tumor cells are still misunderstood. Breast cancer is the second most frequent type in the world and the most common cancer in women. About 30 to 60% of mammary tumors overexpress epidermal growth factor receptor (EGFR), a transmembrane protein related to cell proliferation. Since literature has reported that Crotoxin antitumoral effect is more potent on cells with EGFR overexpression the objectives of this work were to evaluate Crotoxin cytotoxic effects on mammary tumor cells human breast carcinoma (MCF-7) and Ehrlich tumor cells (murine ascitics carcinoma), and to investigate the specific molecular interaction of Crotoxin on Ehrlich tumor cells. Inititally, Crotoxin was radiolabelled with iodine-125 (125I-Crotoxin) and iodine-131 (131I-Crotoxin). Saturation and competition assay were carried out to characterize Crotoxin in vitro interaction; Crotoxin biodistribution studies and single-photon emission computed tomography (SPECT) of mice bearing Ehrlich tumor have been evaluated to describe in vivo interaction. Our results showed that Crotoxin presented cytotoxic effect against Ehrlich with DL50 in vitro (concentration of compound which is lethal for 50% of cells) of about one micromolar, but did not present significative effect against MCF-7. Morphological alterations characteristic of apoptosis suggests programmed cell death. 125I-Crotoxin interaction with Ehrlich tumor cells was saturable with approximately 70% specificity, and presented Kd=24.98 nmol/L and Bmax=16,570 sites/cell for low affinity binding sites and Kd=0.06 nmol/L e Bmax=210 sites/cell high affinity binding sites; moreover, the radiolabeled polypeptide interaction showed low specificity toward to MCF-7 (37%). EGF reduced 20% of 125I-Crotoxin specific binding, so specific binding sites of Crotoxin on Ehrlich tumor cells partially overlap to EGFR. Crotoxin biodistribution studies showed significant uptake in the tumor paw (tumor/skeletal muscle ratio= 18.55), three hours after administration. SPECT imaging also showed tumor uptake confirming in vivo interaction with Ehrlich tumor cells. Crotoxin had an antitumoral effect on Ehrlich tumor cells and this action is due, at least partially, to the specific interaction with low and high affinity binding sites. Low affinity binding sites correlate EGFR and high affinity binding sites still need identification. These results confirm Crotoxin as a template for radiopharmaceutical design for cancer diagnosis and as a tool for cancer studies, increasing its biotechnological potential.

De acordo com o relatório da Agência Internacional para a Pesquisa do Câncer, o crescimento desta doença implicará na morte de 17 milhões de pessoas ao ano até 2030. Embora o conhecimento sobre o câncer esteja aumentando consideravelmente, poucos avanços no diagnóstico e terapia de alguns tipos de tumores foram alcançados. Diante desse cenário, é evidente a necessidade de novas substâncias mais específicas, com baixa toxicidade para o paciente, que possam ser usadas para o diagnóstico e tratamento do câncer. A superexpressão de receptores de membrana nas células tumorais são alvos promissores para o desenvolvimento de ferramentas de diagnóstico e terapia contra as neoplasias malignas. As integrinas são uma família de receptores heterodiméricos de adesão da superfície celular capazes de reconhecer e se ligarem a proteínas da matriz extracelular (MEC). Esse reconhecimento deve-se principalmente ao motivo RGD presente tanto na superfície celular como nas proteínas da MEC. Várias integrinas foram identificadas como reguladoras da progressão de tumores. O motivo RGD também é encontrado em alguns componentes dos venenos de serpente, as chamadas desintegrinas. Estas são capazes de inibir a interação célula-matriz e célula-célula mediada por integrinas e tem sido demonstrado que estas proteínas são capazes de inibir a metástase em processos dependentes de integrinas. As desintegrinas-like (ECD), bem como as desintegrinas-RGD também são capazes de se ligarem as integrinas da superfície celular e inibirem a sua adesão aos ligantes naturais. Neste trabalho foi purificada, da peçonha de Bothrops leucurus (PBL), uma metaloproteinase de classe P-III com domínio desintegrina-like (ECD), a Leucurolisina B (Leuc-B). Esta metaloprotease e a peçonha bruta foram então avaliadas quanto a sua aplicabilidade na detecção diferencial de tumores. Os resultados in vitro demonstraram que tanto PBL quanto Leuc-B possuem potente efeito antitumoral sobre várias linhagens de células tumorais: U87, T98, RT2 (glioblastoma), MCF7 (mama), Ehrlich e UACC (melanoma) com valores de IC50 da ordem de 0,6 &#956;M. As alterações morfológicas observadas nestas linhagens quando tratadas com Leuc-B, e os dados da coloração com DAPI e solução de acridina/brometo de etídio, sugerem que o efeito antitumoral destas substâncias ocorre via apoptose. Sondas radioativas de Leuc-B (131/125I- Leuc-B) foram sintetizadas com alta atividade específica e alta pureza radioquímica. Os estudos de biodistribuição, realizados por injeções via endovenosa caudal e intratumoral, em camundongos implantados com tumor de Ehrlich mostraram que a Leuc-B é captada significativamente pelo tumor, (p<0,05). Estes resultados mostram o potencial da Leuc-B como molde para o desenvolvimento de fármacos e radiofármacos para terapia e diagnóstico de tumores. / According to the report of the International Agency for Research on Cancer, the growth of this disease implies the death of 17 million people a year by 2030. Although the knowledge on development of cancer is growing considerably, just a few advances in the diagnosis and therapy has been achieved. Faced with this scenario, it is clear the need for new substances more specifics with low toxicity to the patient, which can be used for diagnosis and treatment of cancer. Membrane receptors overexpressed in tumor cells are promising target candidates for development of diagnostic and therapeutical tools. Integrins are a family of heterodimeric cell surface adhesion receptors able to recognize and bind to proteins in the extracellular matrix (ECM). This recognition is mainly through the RGD domains presents in both the cell surface as in the protein from the ECM. Various integrins have been identified as regulators of tumor progression. The RGD domain is also found in some snake venoms named disintegrins. Disintegrins inhibit cell-matrix and a cell-cell interactions mediated by integrins and it has been shown that these proteins are able to inhibit metastasis in processes dependent on integrin. The disintegrin-like (ECD), as well as RGD-disintegrin are also able to bind to cell surface integrins and inhibit their adhesion to the natural ligands. In this work it was purified from Bothrops leucurus venom (VBL), a metalloproteinase-class P-III with disintegrin-like domain (ECD), Leucurolisina B (Leuc-B). This metalloproteinase and the crude venom were used to evaluate their applicability in the differential detection of tumors. In vitro results demonstrated that both VBL and Leuc-B have potent antitumoral effect on several cancer cell lines: U87, T98, RT2 (glioblastoma), MCF7 (breast), Ehrlich and UACC (melanoma) with IC50 values of approximately 0.6 &#956;M. The morphological changes observed in these strains when treated with Leuc-B, and data from the DAPI staining solution and acridine/ethidium bromide indicate that the antitumoral effect of these substances occurs via apoptosis. Radioactive probes of Leuc-B (131/125I-Leuc-B) were synthesized with high specific activity and high radiochemical purity. Biodistribution studies, performed by intravenous injection and intratumoral flow in mice bearing Ehrlich tumor showed a significant tumor uptake of Leuc-B ( p <0.05). These results show the potential of Leuc-B as a template for the development of drugs and radiopharmaceuticals for diagnosis and therapy of tumors.

Nenhuma / A identificação de novos agentes terapêuticos e diagnósticos capazes de inibir o crescimento tumoral é essencial para melhoria no prognóstico de pacientes acometidos por tumores malignos (glioma, mama dentre outros). Nesse contexto, produtos naturais (vegetais e animais) constituem-se numa rica fonte de substâncias com potencial antitumoral. Polipeptídeos isolados dos venenos da serpente Crotalus durissus terrificus (Crtx) e do peixe Scorpaena plumieri (SPGP), apresentam atividade antitumoral contra tumores. Foi demonstrado que os análogos radioiodados de Crtx e SPGP, 125I-Crtx e 125I-SPGP, podem interagir especificamente com tumores malignos e induzir morte celular. Protótipos de radiofármacos baseados em Crtx e SPGP contendo radioiodo 131I foram capazes de produzir imagens de qualidade diagnóstica ao se acumular especificamente no sítio tumoral. Nesse trabalho, dados biocinéticos de 131I-Crtx e 131I-SPGP, avaliados em camundongos portadores do tumor de Ehrlich, foram tratados pelo formalismo MIRD com a finalidade de se avaliar a segurança radiológica e o potencial radiodiagnóstico/terapêutico. Doses absorvidas devidas à administração de 131I-Crtx e 131I-SPGP pelas vias intravenosa e intratumoral em camundongos portadores de tumor de Ehrlich foram determinadas para vários órgãos, bem como para o tumor implantado. Os resultados obtidos para o modelo animal, foram extrapolados para humanos considerando uma relação de concentração entre os vários tecidos similares entre e camundongos e humanos. Na extrapolação, foram utilizadas massas médias experimentais, bem como, do fantoma animal de Hui, para animais; e massas do fantoma de Cristy/Eckerman para humanos. Ambas as radiações, penetrante e não penetrante do 131I no tecido foram consideradas para os cálculos de dose. A dose absorvida na medula devida à administração de 131I-Crtx foi 0,01 mGy/370MBq tanto para a injeção intravenosa quanto para a injeção intratumoral. No tumor, o valor calculado foi 3,28 mGy/370MBq para a injeção intravenosa e 107,18 mGy/370MBq para a injeção intratumoral. Para a administração de 131I-SPGP os valores para a medula foram 1,34 mGy/370MBq para injeção intravenosa e de 0,12 mGy/370MBq para injeção intratumoral. No tumor, 256,29 mGy/370MBq para a injeção intravenosa e 895,69 mGy/370MBq para a injeção intratumoral. Os resultados sugerem boa segurança radiológica para ambos os radiofármacos considerando os valores encontrados para a medula, tanto pela via intravenosa quanto pela intratumoral, tendo em vista a importância deste órgão como gerador de células sanguíneas. Os resultados encontrados para o tumor por via intravenosa indicam aplicabilidade diagnóstica para ambas as moléculas. Pela via intratumoral, os valores encontrados sugerem viabilidade de 131I-Crtx e de 131I-SPGP para uso como agente terapêutico, dada a permanência de radioatividade no sítio tumoral. Embora 131I-Crtx tenha se apresentado mais seguro para aplicações em diagnóstico, o seu potencial para aplicação em radioterapia interna é menor que o de 131I-SPGP. Ambos, 131I-Crtx e 131I-SPGP, mostraram-se bons protótipos para o desenvolvimento de radiofármacos. O presente estudo indica a necessidade da síntese de análogos com menor captação nos órgãos saudáveis e maior captação tumoral, bem como, formulações farmacêuticas, usando nanotecnologia, tais como: lipossomas, nanomateriais para liberação controlada da droga. / The identification of new diagnostic and therapeutic agents capable of inhibiting tumor growth is essential for improving the prognosis of patients suffering from malignant tumors (glioma, breast and others). In this context, natural products (plants and animals) are a rich source of substances with potential antitumor. Despite knowledge of the etiology and pathology of tumors little progress has been observed in the area of diagnosis. Molecules of snake venoms have been shown to play an important role not only in the survival and proliferation of tumor cells but also in the process of tumor cell adhesion, migration and angiogenesis. Polypeptides isolated from the venom of the snake, Crotalus durissus terrificus, Crtx, and Scorpaena plumieri fish, SPGP, have antitumor activity against malignant tumors. It was shown that similar radioiodines Crtx and SPGP, 125I-Crtx and 125I-SPGP, can interact specifically with malignant tumors and induce cell death. Prototype-based radiopharmaceuticals Crtx and SPGP containing radioiodine 131I were able to produce diagnostic images to accumulate specifically in the tumor site. The present study aimed at evaluating the potential radiological safety and diagnostic/therapeutic efficacy of 131I-Crtx 131I-SPGP and (evaluated from the biokinetic data in mice bearing Ehrlich tumor) were treated by the MIRD formalism to carry out internal dosimetry studies. Absorbed doses due to the uptake of 131I-Crtx and 131I-SPGP were determined in various organs of mice and implanted into the tumor. The results obtained for the animal model were extrapolated to humans by assuming a similar concentration ratio among the various tissues between mice and humans. In extrapolation, we used the masses of human organs of the phantom of Cristy/Eckerman. Both radiation penetrating and nonpenetrating of 131I on the tissue were considered in dose calculations. The absorbed dose in the bone marrow due to the administration of 131I-Crtx was 0.01 mGy/370MBq for both intravenous injection and for the intratumoral injection. In tumor, the value was 3.28 mGy/370MBq for intravenous injection and 107.18 mGy/370MBq for intratumoral injection. For the administration of 131I-SPGP values for the bone marrow were 1.34 mGy/370MBq for intravenous injection and 0.12 mGy/370MBq for intratumoral injection. In tumor, 256.29 mGy/370MBq for intravenous injection and 895.69 mGy/370MBq for intratumoral injection. The results suggest good radiation safety for both radiopharmaceuticals considering the values found for the bone marrow by both intratumoral and intravenous routes, in view of the importance of this body to generate blood cells. The results for the tumor intravenously indicate diagnostic applicability for both molecules. Through intratumoral, the values suggest the feasibility for use of 131I-Crtx and of 131I-SPGP as a therapeutic agent, given the persistence of radioactivity in the tumor site. Although 131I-Crtx has proved to be more secure for applications in diagnosis, its potential for application in internal radiotherapy is lower than that of 131I-SPGP. Both 131I-Crtx and 131I-SPGP, proved to be good prototypes for the development of radiopharmaceuticals. This study indicates that is necessary the synthesis of analogues with lower uptake in healthy organs and a higher tumor uptake, as well as pharmaceutical formulations, using nanotechnology, such as liposomes, nano-materials for controlled release of drugs.

Staphylococcus aureus é uma espécie de grande importância médica, pois está frequentemente associado com diversas infecções em seres humanos. Essa bactéria pode causar doenças que vão desde infecções simples, até infecções potencialmente letais como endocardite, pneumonia, meningite, síndrome do choque tóxico, septicemia, osteomielite, entre outras. O S. aureus é o agente mais comumente encontrado em infecções na pele e tecidos moles, infecções ósseas e de próteses ósseas. Tendo em vista a dificuldade de identificação destes focos infecciosos torna-se importante o desenvolvimento de novas técnicas diagnósticas. O diagnóstico por cintilografia apresenta vantagens sobre outros métodos, pois é capaz de identificar tecidos doentes sem a necessidade de procedimentos invasivos e é capaz de realizar um diagnóstico precoce antes mesmo de haver modificações anatômicas. Assim, a medicina nuclear poderia contribuir para um diagnóstico preciso de infecções bacterianas, desde que radiofármacos específicos fossem desenvolvidos. Aptâmeros são oligonucleotídeos que apresentam alta afinidade e especificidade para seus alvos moleculares e vem se apresentado como uma classe de moléculas promissoras para o desenvolvimento de radiofármacos. Aptâmeros radiomarcados, específicos para os agentes infecciosos, poderiam dar uma contribuição significativa para o diagnóstico de infecções através da cintilografia. Neste estudo, aptâmeros selecionados para S. aureus foram marcados com 99mTc e utilizados para identificação desta bactéria em ensaios in vitro e in vivo. Os aptâmeros foram inicialmente marcados com 32P e incubados com células de S. aureus em ensaio in vitro, mostrando alta afinidade pelas células de S. aureus quando comparados com a biblioteca de oligonucleotídeos com sequências aleatórias, utilizada como controle. Os aptâmeros foram marcados com 99mTc e incubados com células de S. aureus em ensaio in vitro e demostraram afinidade pelas células de S. aureus quando comparados com a biblioteca, porém ligações inespecíficas foram também verificadas. A estabilidade da marcação foi avaliada e os aptâmeros radiomarcados foram estáveis em solução salina 0,9%, em plasma de camundongos Swiss e em excesso de cisteína. Em ensaios in vivo em modelo experimental com camundongos Swiss, com infecção intramuscular na coxa direita, os aptâmeros marcados com 99mTc injetados por via intravenosa, foram capazes de identificar a infecção causada por S. aureus, apresentando uma relação alvo/não alvo de 4,035 0,46 após 4 h da injeção do radiomarcado. Foram utilizados como controle camundongos infectados com C. albicans, que apresentaram uma relação alvo/não alvo de 2,02 0,42 e camundongos com inflamação asséptica induzida por zimosan nos quais a relação alvo/não alvo foi de 1,146 0,226. Imagens cintilográficas mostraram uma elevada captação do radiofármaco pelos rins e eliminação pela bexiga em todos os grupos. O grupo infectado por S. aureus apresentou maior captação na coxa direita infectada sendo visível a diferença em relação a coxa esquerda (controle) no tempo de 1 h. Para os outros grupos (C. albicans e zimosan) não foram visualizadas diferenças. Os resultados obtidos neste estudo demonstram que aptâmeros marcados diretamente com 99mTc são promissores no diagnóstico de infecção pela cintilografia. / Staphylococcus aureus is specie of great medical importance because it is often associated with many infections in humans. This bacterium can cause diseases ranging from simple infections to life-threatening infections such as endocarditis, pneumonia, meningitis, toxic shock syndrome, septicemia, osteomyelitis, among others. S. aureus is the most commonly agent found in infections of the skin and soft tissues, bone infections and bone prostheses. The difficulty in early detection of specific foci caused by bacteria has raised the need to search for new techniques for this purpose. Diagnosis by scintigraphy has advantages over other methods because it is able to identify damage tissues without the need of invasive procedures and is able to perform an early diagnosis even before anatomic changes. Thus, nuclear medicine could contribute to an accurate diagnosis of bacterial infections, since specific radiopharmaceuticals were developed. Aptamers are oligonucleotides that have high affinity and specificity for their molecular targets and are emerging as a new class of molecules for radiopharmaceuticals development. Radiolabeled aptamers specific to the infectious agents, could give a significant contribution to the infection diagnosis by scintigraphy. In this study, aptamers selected to S. aureus were labeled with 99mTc and used for the bacteria identification in vitro and in vivo. The aptamers labeled with 32P and incubated in vitro with S. aureus cells showed high affinity for the bacterial cells when compared with the library of oligonucleotides with random sequences used as control. The aptamers labeled with 99mTc also showed affinity for S. aureus cells when compared with the library, but unespecific binding was also verified. The 99mTc labelled aptamers were stable in 0.9% saline, plasma of Swiss mice and in excess of cysteine. The in vivo biodistribution studies using Swiss mice with intramuscular infection in the right thigh showed that the aptamers labeled with 99mTc were able to identify the infection foci caused by S. aureus displaying a target/non-target ratio of 4,035 0.46 after 4 h. Mice infected with C. albicans presented a target/non-target ratio of 2.02 0.42 while mice with aseptic inflammation induced by zymosan showed a target/non-target ratio of 1,146 0,226. Scintigraphic images revealed a high uptake of the radiopharmaceutical by the kidneys and fast elimination by the bladder. The images also showed higher uptake in the right thigh (infected) in relation to the left (control) for the S. aureus infected mice. In the control groups (C. albicans e zymosan) was not possible to visualize any difference. The results indicate the radiolabeled aptamers as a promising alternative for the development of radiopharmaceuticals for infection.

Este estudo foi desenvolvido no Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN mais especificamente, no Centro de Radiofarmácia - CR que realiza pesquisa e processamento de radiosótopos como o 99Mo, 131I, 123I, 67Ga, 201Tl, 18F, 177Lu e 153Sm para uso em medicina nuclear. Os radioisótopos são produzidos em escala industrial e a instalação foi projetada para atender aos padrões de segurança radiológica e às exigências da Garantia de qualidade. No CR há profissionais qualificados que realizam as tarefas de manutenção dos equipamentos e instrumentos, instalados nas celas de processamento de radiofármacos, sem os quais não é possível conduzir a produção com segurança e qualidade. Neste estudo foi realizada uma pesquisa denominada Pesquisa de Variáveis, baseada nas operações de manutenções e intervenções em áreas restritas do CR e no levantamento da distribuição de doses nessas tarefas no período de 2005 a 2011. Esta pesquisa tem por objetivo identificar e determinar as principais variáveis que tem impacto sobre a dose do trabalhador. Os resultados obtidos foram apresentados para variável Indivíduo Ocupacionalmente Exposto - IOE, variável Operação, variável Área/Cela, variável Tipo de Tarefa e variável Duração de Operação, em função da variável Dose. O objetivo deste trabalho foi contribuir com melhorias nas operações em áreas restritas que possam resultar em doses individuais mais baixas sem causar alterações significativas na rotina de trabalho. A análise dos resultados mostrou que a Pesquisa a Variáveis identificou os fatores que mais impactam com a dose recebida. São eles variável Operação, variável Área/Cela e variável Tipo de Tarefa. / This study was developed at IPEN - Institute of Energy and Nuclear Research more specifically in CR - Center of Radiopharmacy that conducts research and processing of radiopharmaceuticals such as 99Mo, 131I, 123I, 67Ga, 201Tl, 18F, 177Lu and 153Sm for use in nuclear medicine. The radioisotopes are produced on industrial scale and the facility was designed to meet the standards of radiation safety requirements and quality control. To ensure the production, there are qualified professionals who perform the maintenance tasks of the equipments and instruments, in the radiopharmaceuticals processing cells, to conduct the work with quality and safety. This study were based in a research called \"Search of Variables\", for the operations carried out in restricted areas of CR, taking into account the doses distribution data for these tasks, from 2005 to 2011. This research aims to identify and determine the key variables that impact on the worker\'s dose. The results were presented for the following variables: Individual occupationally exposed - IOE, operation variable, Area/Cell, Type of Task and Duration of Operation, which depend on the variable Dose. The main objective is to contribute to the improvements in operations in restricted areas that may result in lower individual doses without causing significant changes in the working routine. The results have shown the variable that most affect the dose of the workers, which are: the variable Operation, the variable Area/Cell and the variable Type of Task.

Os radiofármacos são preparações farmacêuticas, que contém radionuclídeo, utilizados em medicina nuclear. O objetivo desse trabalho foi estudar as concentrações de elementos químicos, principalmente metais, em amostras de radiofármacos ALBUMINA-TEC, DEX 70-TEC, DEX 500-TEC, DISIDATEC, DMSA-TEC, EC-TEC, DTPA-TEC, FITATO-TEC, GHA-TEC, MDP-TEC, MIBI-TEC, PIRO-TEC, FDG-Flúor-18, GERADOR IPEN-TEC, IODO-131 SOLUÇÃO. As análises foram realizadas em equipamento Vista MPX simultâneo ICP-OES (Agilent, Australia). A validação do método foi realizado segundo os critérios descritos na RDC n° 899: Guia para validação de métodos analíticos e bioanalíticos de 29 de maio de 2003. De acordo com a Farmacopeia Americana (USP), as impurezas elementares com potencial toxicidade devem ser quantificados. Uma proposta de revisão USP 35 introduz a técnica de espectrometria de emissão atômica para a análise de elementos. Os resultados de validação das análises no ICP-OES indicam a necesidade de controle da limpeza e manutenção do equipamento, alterações do sample uptake delay e avaliação da robustez com as linhas do Mg. As curvas analíticas e faixas de concentracões analisadas foram lineares com r > 0,99. Os resultados de DPR foram abaixo de 5%. Todos os resultados dos parâmetros avaliados estão de acordo com os estabelecidos pela ANVISA. / Radiopharmaceuticals are pharmaceutical preparations containing radionuclide used in nuclear medicine. The aim of this work was to study the concentrations of chemical elements, especially metals, in samples of radiopharmaceuticals ALBUMINA-TEC, DEX 70-TEC, DEX 500-TEC, DISIDA-TEC, DMSA-TEC, EC-TEC, DTPA-TEC, FITATO-TEC, GHA-TEC, MDP-TEC, MIBI-TEC, PIRO-TEC, FDG-FLÚOR-18, GERADOR IPEN-TEC, IODO-131 SOLUÇÃO. The analyses were carried out simultaneously in an ICP-OES Vista MPX (Agilent). The method validation was performed according to the criteria defined in RDC No. 899 : Guide for validation of analytical and bioanalytical methods for May 29, 2003 of the ANVISA. According to the U.S. Pharmacopeia (USP), the elemental impurities with potential toxicity must be quantified. A proposed revision to USP 35 introduces the technique of atomic emission spectrometry for the analysis of elements. The validation results of the ICP- OES analyzes indicated the necessary to control the cleaning and maintenance of equipment, changes in sample uptake delay and robustness evaluation with the lines of Mg. The analytical curves and concentration ranges analyzed were linear with r > 0.99. The results of DPR were below 5%. All the parameters were below the established by ANVISA .

Para que sejam atendidos os requisitos normativos e reguladores dentro dos padrões nacionais e internacionais que tratam das condições inerentes à produção-processamento de materiais sensíveis à contaminação, tais como medicamentos injetáveis, um ambiente com atmosfera controlada deve ser criado. Tratando-se de materiais que têm aplicação medicinal, através de procedimentos específicos, mas que também apresentam em suas constituições agentes tóxicos, radioativos e periculosos, o ambiente deve assegurar que estes materiais, que em alguns casos possuem ainda característica de serem voláteis, não escapem para meio ambiente, sem que isto ocorra de uma maneira seletiva e segura, totalmente controlada. A condição de trabalho neste caso, recomendada pelas normas nacionais e internacionais vigentes, refere-se a uma atmosfera negativa em relação aos ambientes adjacentes. Apesar de a literatura estar amplamente provida de tecnologias referentes ao dimensionamento de sistemas, baseados em normas que determinam claramente os requisitos necessários, verifica-se a necessidade de desenvolver um ambiente controlado para produção de radiofármacos, compatibilizando o conceito de área limpa aos requisitos de segurança para manipulação de fontes radioativas abertas. Neste trabalho, dispositivos foram criados, métodos e procedimentos estabelecidos, com objetivo de possibilitar classificações diferentes do ar no interior da cela, sem barreiras físicas na área de trabalho, estabelecendo uma condição ergonômica, flexível e prática, refletindo em maior produtividade. O projeto resultou na criação de um ambiente totalmente favorável ao pronto atendimento dos requisitos normativos, composto de uma câmara de passagem responsável pela entrada e saída de material, sem que condições internas ao micro-ambiente fossem comprometidas. A estanqueidade da cela foi obtida utilizando-se portas dotadas de sistema eficiente de vedação através de juntas ativas e intertravamentos. Manipuladores tipo pinça asseguraram as operações de maneira ergonômica e segura, sem comprometer a estanqueidade e classificação do ambiente com graus de limpeza A e B. Para isso, utilizou-se um eficiente sistema de ventilação/ exaustão, dotado de filtros e dispositivos especiais desenvolvidos com exclusividade para que as condições impostas ao micro ambiente fossem estabelecidas a contento. Todos os parâmetros de funcionamento da cela foram avaliados através do planejamento de ensaios específicos. Os resultados dos ensaios demonstraram o atendimento aos critérios estabelecidos, indicando o potencial do projeto para o desenvolvimento de uma cela de produção de radiofármacos. / A controlled ambient should be established to the production/processing of materials susceptible to contamination, like injectable pharmaceuticals, in order to agree with normative and regulatory requirements. Considering medical but also toxic, radioactive and dangerous products, the ambient should work in special conditions to assure that the materials, which in same cases can be also volatile, do not escape to the external ambient, working in a selective, secure and controlled way. The conditions recommended by local and international rules in use, report an negative pressured ambient in relation to the adjacent areas. The technology related with the sizing of project to this kind of system is fully described in the literature, taking in account the rules that clearly describe the essential requirements. However, it is necessary to develop a controlled ambient for radiopharmaceutical production, in a way compatible with the concept of clean rooms and with the safety related to the manipulation of open radioactive wastes. In this work, some devices were created, methods and procedures were established making possible the classification of the ambient inside the hot cell, without physical barriers in the area, using ergonomic, flexible and practical conditions of work, that can results in the improvement of the productivity. The project resulted in the creation of a controlled ambient, in agreement with the normative requirements, using a pass through for entrance and exit of the materials, without compromise the internal air condition. The tight of the hot cell was obtained using doors with efficient sealing system and active joints. Tong manipulators were used to produce ergonomic and secure conditions, without compromise the internal conditions related to tight and classification in A and B grade, according to local and international rules. An efficient ventilation/exhaustion system was adopted to produce these results, composed by filters and special devices, developed exclusively to produce ideal conditions in the micro ambient. All the operational parameters of the cell were investigated by planning specific assays. The results of these assays were in agreement with the criterions established and indicated the potential of the project in the development of a hot cell for radiopharmaceutical production.