Actuellement le criblage en vue de la recherche de nouveaux agents antitumoraux se base principalement sur la qualité cytotoxique d’une molécule. Le principal défaut de cette approche est qu’aucune sélection n’est faite sur le mode d’action du médicament. L’objectif de ce travail est la mise au point d’une méthode permettant un classement rapide et objectif du mode d’action de molécules à visée thérapeutique par spectroscopie infrarouge. La spectroscopie infrarouge est une technique d’absorption de la lumière fournit la signature chimique d’un échantillon. L’excellente qualité du signal rend possible son utilisation comme outil discriminant. En outre, cette technique d’analyse se démarque des autres par son caractère non destructif et la rapidité d’acquisition des données. Elle se révèlerait donc une méthode de choix pour effectuer du criblage de molécules en vue de la recherche de nouveaux agents thérapeutiques. Dans un premier temps nous avons voulu évaluer la possibilité d’utiliser la spectroscopie infrarouge pour isoler la signature spectrale du mode d’action induit par des concentrations sub-létales de ouabaïne, un composé de la famille des cardénolides, sur une lignée tumorale de prostate. Nous avons montré que cette signature évolue au cours du temps et peut-être corrélée aux données biologiques décrites dans la littérature. Nous avons également mis en évidence pour la première fois une modification de la composition lipidique de la cellule. Cette altération a été caractérisée au cours du temps par spectrométrie de masse. Nous avons ensuite voulu définir les limites de la méthode. La littérature souligne la diversité des modes d’action que peut induire un agent thérapeutique selon sa concentration. Nous avons montré que cette diversité se reflète sur le spectre infrarouge de cellules tumorales traitées à la ouabaïne en distinguant au moins deux modes d’action distincts, dépendant de la concentration en ouabaïne. Par ailleurs, nous avons montré que la confluence pouvait modifier significativement le spectre infrarouge d’une cellule. Neanmoins cette signature est unique et orthogonale à celle induite par la ouabaïne. Finalement, nous avons évalué le potentiel de la spectroscopie infrarouge à distinguer des modes d’action induits par des molécules à la structure chimique proche. Nous avons montré qu’il était possible de caractériser spécifiquement chacun des modes d’action. D’autre part nous avons mis en évidence que les modes d’action de molécules issues d’une même classe d’agent thérapeutique conduisaient à des signatures spectrales similaires. Cette partie du travail souligne la possibilité d’utilisation de la spectroscopie infrarouge pour un classement objectif, uniquement basé sur leur mode d’action d’agents thérapeutiques potentiels.

CoordenaÃÃo de AperfeÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / Os produtos naturais apresentam um papel fundamental na descoberta de novos fÃrmacos. Nesse contexto, os produtos naturais marinhos apresentam um grande potencial quÃmico e farmacolÃgico. Resultados prÃvios demonstraram um potencial quÃmico e farmacolÃgico promissor do zoantÃdeo Protopalythoa variabilis encontrado no litoral cearense. Por outro lado, fortes indÃcios apontam que os microrganismos associados sejam os verdadeiros responsÃveis pelo elaborado arsenal de metabÃlitos secundÃrios isolados de invertebrados marinhos. Dessa forma surgiu o interesse em estudar o potencial biomÃdico da microbiota associada ao P. variabilis. Os esforÃos para isolar as bactÃrias renderam um total de 10 colÃnias. Destas, 3 apresentaram padrÃes morfolÃgicos tÃpicos de actinomicetos e 2 delas foram estudadas neste trabalho. A cepa BRA-035 foi identificada como pertencente ao gÃnero de actinomicetos Streptomyces, e seu extrato acetato de etila, resultante da fermentaÃÃo em meio A1, causou alta inibiÃÃo do crescimento celular contra a linhagem de carcinoma de prÃstata metastÃtico PC-3/M, com concentraÃÃo inibitÃria mÃdia (CI50 ) na ordem de pg/mL. O fracionamento bioguiado levou ao isolamento dos compostos glicopiericidina A, piercidina D, e piericidina A, sendo que esta Ãltima apresentou elevada atividade antiproliferativa em linhagens tumorais de cÃncer de ovÃrio (OVCAR-8), cÃncer de cÃlon (HCT-116) e PC-3/M, com CI50 encontradas na ordem de pico atà fento molar. Apesar de jà ter sido amplamente estudada, esta pode ser a primeira ocorrÃncia de atividade antiproliferativa de Piericidina A contra as linhagens testadas neste trabalho, assim como a ordem de grandeza de sua potÃncia. Outra cepa selecionada para estudo, a BRA-060, tambÃm foi identificada como pertencente ao gÃrero Streptomyces. Sua fermentaÃÃo foi otimizada em meio Marine Broth para produÃÃo de extrato acetato de etila com citotoxicidade contra a linhagem de leucemia promielocÃtica HL-60 em ng/mL. O fracionamento bioguiado deste extrato resultou no isolamento de trÃs dicetopiperazinas: a ciclo (L-Tyr-trans-L-Pro), a ciclo(L-Phe-cis-4-OH-D-Pro) e a ciclo(L-Phe-trans-4-OH-L-Pro). As dicetopiperazinas isoladas apresentaram potente atividade citotÃxica contra as linhagens de glioblastoma (SF-295), cÃncer de ovÃrio (OVCAR-8), HCT-116 e HL-60 e outra leceumia K-562, com valores de CI50 variando de nano a micro molar. Embora suas estruturas jà terem sido descritas pela literatura, nenhum trabalho foi feito quanto a suas atividades citotÃxicas, podendo este ser o primeiro relato sobre suas propriedades antitumorais. Esses resultados ressaltam a importÃncia da microbiota associada ao zoantÃdeo P. variabilis, encontrado no litoral cearense, como fonte de compostos com potencial anticÃncer. / Natural products exhibit a fundamental role in the discovery of new medicines. Marine natural products possess a huge chemical and pharmacological potential to yield new leads. Previous results support the promising chemical and pharmacological potential of the zoanthid Protopalythoa variabilis from the coast of Ceara State. On the other hand, strong evidences have indicated that associated microorganisms are the producers of the elaborate arsenal of secondary metabolites isolated from marine invertebrates. Then this study aimed to investigate the biomedical potential of associated microbiota to P. variabilis. The efforts to isolate associated bacteria yielded 10 different strains, and 3 of them showed typical actinomycete morphology. Here 2 of these actinomcetes had their anticancer potential studied. The strain BRA-035 belongs to the genus Streptomyces. BRA-035 culture using A1 broth yielded an acetate extract with potent cytotoxicity against a prostatic carcinoma cell line (PC-3/M), with inhibitory concetrantion mean (IC50) value in pg/mL. The bioguided fractionation led to the isolation of glucopiericidin A, piericidin D and piericidin A, and the later showed high antiprolifetative activity against ovarian cancer (OVCAR-8), colon cancer (HCT-116) and PC-3/M with IC50 values ranging from pico to fentomolar. Although Piericidin A has been widely studied, this might be the first report of cytotoxic activity against the lineages tested in this work, as well as the magnitude of its potency. Another strain selected for this study, BRA-060, was identified as belong to the genus Streptomyces also. The fermentation was optimized in marine broth to produce an acetate extract highly cytotoxic against a leukemia cell line (HL-60). The bioguided fractionation of these extracts yielded three diketopiperazines: cyclo (L-Try-trans-L-Pro); cyclo (L-Phe-cis-4-OH-D-Pro) and cyclo (L-Phe-trans-4-OH-D-Pro). The diketopiperazines isolated showed potent cytotoxic activity against glioblastoma (SF-295), ovarian cancer (OVCAR-8), HCT-116, HL-60 and another leukemia (K-562) The IC50 values ranging from nanomolar and micromolar. Althought their structures have already been described in the literature, there was no previous report of their cytotoxic acitivities. Altogether, these results emphasize the value of microbiota associated with the zoanthid P. variabilis, found on the coast of Cearà State, as a source of active compounds.

SERRS spektra of biological materials are very komplex, because they consist of signals from all molecules present in cells. In this text are presented SERRS spektra of antitumor drugs and its komplex with DNA. Experimental are rated on doxorubicin and another antitumor druha and on study of theirs potential by treatment for tumors. Doxorubicin belong to clase antracycline antibiotics and is used for stop of tumor cells reproduction. Scientists found still new ways, new drugs. SERRS is one of possibilities for study of this drugs and theirs interaction with DNA.

Submitted by Jean Medeiros (jeanletras@uepb.edu.br) on 2016-08-18T12:17:47Z No. of bitstreams: 1 PDF - Carolina Medeiros de Almeida.pdf: 2829867 bytes, checksum: ce1cd81409b0c3ee23f78d614e7c3375 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-18T12:17:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PDF - Carolina Medeiros de Almeida.pdf: 2829867 bytes, checksum: ce1cd81409b0c3ee23f78d614e7c3375 (MD5) Previous issue date: 2016-06-09 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Guapira graciliflora Mart. is a medicinal plant, commonly found in the caatinga, in the Brazilian semi-arid and widely used by the local population because of their antituberculosis, anti-inflammatory and healing activities. The aim of this study was to evaluate in vitro the antifungal, antibiofilm and antiproliferative potential of G. graciliflora. A hydroalcoholic extract of G. graciliflora‘s leaves was obtained. Then, the extract was fractionated by filter column on fritted funnel. The chemical characterization of the extracts was performed by G Electrospray Ionization Mass Spectrometry (ESI-MS). The antifungal activity of graciliflora extract and its fractions was evaluated by broth microdilution method to determine the Minimum Inhibitory and Fungicidal Concentrations (MIC / MFC) against Candida albicans ATCC 10231; Candida glabrata CBS 07; Candida krusei CBS 573 and Candida dubliniensis CBS 7889. The ability to inhibit formation of a C. albicans biofilm was evaluated considering the number of colony forming units (CFU/ml), the cell metabolic activity (MTT) and hydrogenic potential (pH). The antiproliferative activity of the extract and its fractions were evaluated against human tumoral cell lines (U251, MCF-7, NCI-ADR/RES, 786-0, NCI-H460, PC-3, HT-29) and not tumoral cell line (HaCat) by Sulforhodamine B assay. The cytotoxicity of the extract was evaluated on the line RAW 264.7 macrophages also by Sulforhodamine B assay. The phytochemical characterization of the extract indicated the suggestive presence of the flavonoids rutin and kaempferol. The extract and its methanol fraction showed moderate antifungal activity against C. albicans, C. glabrata and C. krusei and strong activity against c. dublniensis. The analysis about the metabolic activity and the number of viables cells at 24 and 48 hours biofilms showed diference (p < 0,05) only for the number of viables cells at 24 hours and the metabolic activity at 48 hours, with the extract‘s concentrations of 125 µg/mL and 62,5 µg/mL reducing the major number of CFU/mL (34,1% and 36,9%. respectively) and the concentration of 250 µg/mL was the most effective in decrease the metabolic activity (50,79%) of C. albicans cells. The pH values observed in biofilms treated with the extract were higher than those observed in untreated biofilm. The extract and its fractions have no antiproliferative effect against tumor cell lines tested, with average activity (mean log GI50) greater and equal to 1.71 mg/mL. Cell viability of macrophages was maintained above 80% for the extract concentrations up to 62,5 mg/mL. The extract of G. graciliflora‘s leaves has flavonoids is its chemical composition. Also has antifungal and antibiofilm potential, without significance evidence of antiproliferative activity against tumor and not tumor cell lines. / A Guapira graciliflora Mart. é uma planta medicinal, comumente encontrada na caatinga, no semi-árido brasileiro e bastante utilizada pela população local em função de suas atividades antituberculose, anti-inflamatória e cicatrizante. O objetivo do presente estudo foi avaliar in vitro os potenciais antifúngico, antibiofilme e antiproliferativo da G. graciliflora. Foi obtido um extrato hidroalcóolico das folhas da G. graciliflora através do processo de maceração. Posteriormente foi realizado fracionamento através de coluna filtrante em funil de placa porosa. A caracterização química do extrato foi realizada através de Espectrometria de Massas com ionização por eletrospray (ESI-MS). A atividade antifúngica do extrato da G. graciliflora e de suas frações foi avaliada através do método da microdiluição em caldo com determinação das Concentrações Inibitória Mínima e Fungicida Mínima (CIM/CFM), frente à Candida albicans ATCC 10231; Candida glabrata CBS 07; Candida krusei CBS 573 e Candida dubliniensis CBS 7889. A capacidade em inibir a formação de um biofilme de C. albicans foi avaliada considerando o número de unidades formadoras de colônias (UFC/mL), a atividade metabólica (MTT) e o potencial hidrogeniônico (pH). A atividade antiproliferativa do extrato e de suas frações foi avaliada sobre linhagens de células tumorais (U251, MCF-7, NCI- ADR/RES, 786-0, NCI-H460, PC-3, HT-29) e não-tumoral humanas (HaCaT) através do método da Sulforrodamida B. A citotoxicidade do extrato foi avaliada sobre a linhagem de macrófagos RAW 264.7 também pelo método da Sulforrodamina B. A caracterização fitoquímica do extrato indicou a presença sugestiva dos flavonoides rutina e kaempferol. O extrato e sua fração metanólica exibiram moderada atividade antifúngica sobre C. albicans, C. glabrata e C. krusei e forte atividade sobre C. dubliniensis. A análise da atividade metabólica e a contagem de células viáveis nos biofilmes de 24 e 48 horas demonstrou diferenças estatisticamente significativa (p < 0,05) apenas para a contagem de células viáveis em 24 horas e para a atividade metabólica em 48 horas, cujas concentrações do extrato de 125 µg/mL e 62,5 µg/mL foram as que mais reduziram o número de UFC/mL (34,1% e 36,9%, respectivamente) e a concentração de 250 µg/mL foi a mais efetiva em diminuir a atividade metabólica (50,79%) das células de C. albicans. Os valores de pH observados nos biofilmes tratados com o extrato foram maiores do que naqueles sem tratamento. O extrato e suas frações não apresentaram efeito antiproliferativo sobre as linhagens tumorais testadas, com médias de atividade (log GI50) maior e igual a 1,71 µg/mL. A viabilidade celular dos macrófagos foi mantida acima de 80% para concentrações do extrato até 62,5 µg/mL. O extrato das folhas da G. graciliflora possui flavonoides em sua composição química. Apresenta potenciais antifúngico e antibiofilme, sem evidências significativas de atividade antiproliferativa sobre linhagens de células tumorais e não tumorais humanas.

Actuellement le criblage en vue de la recherche de nouveaux agents antitumoraux se base principalement sur la qualité cytotoxique d’une molécule. Le principal défaut de cette approche est qu’aucune sélection n’est faite sur le mode d’action du médicament. L’objectif de ce travail est la mise au point d’une méthode permettant un classement rapide et objectif du mode d’action de molécules à visée thérapeutique par spectroscopie infrarouge.<p>La spectroscopie infrarouge est une technique d’absorption de la lumière fournit la signature chimique d’un échantillon. L’excellente qualité du signal rend possible son utilisation comme outil discriminant. En outre, cette technique d’analyse se démarque des autres par son caractère non destructif et la rapidité d’acquisition des données. Elle se révèlerait donc une méthode de choix pour effectuer du criblage de molécules en vue de la recherche de nouveaux agents thérapeutiques.<p><p>Dans un premier temps nous avons voulu évaluer la possibilité d’utiliser la spectroscopie infrarouge pour isoler la signature spectrale du mode d’action induit par des concentrations sub-létales de ouabaïne, un composé de la famille des cardénolides, sur une lignée tumorale de prostate. Nous avons montré que cette signature évolue au cours du temps et peut-être corrélée aux données biologiques décrites dans la littérature. Nous avons également mis en évidence pour la première fois une modification de la composition lipidique de la cellule. Cette altération a été caractérisée au cours du temps par spectrométrie de masse.<p>Nous avons ensuite voulu définir les limites de la méthode. La littérature souligne la diversité des modes d’action que peut induire un agent thérapeutique selon sa concentration. Nous avons montré que cette diversité se reflète sur le spectre infrarouge de cellules tumorales traitées à la ouabaïne en distinguant au moins deux modes d’action distincts, dépendant de la concentration en ouabaïne. Par ailleurs, nous avons montré que la confluence pouvait modifier significativement le spectre infrarouge d’une cellule. Neanmoins cette signature est unique et orthogonale à celle induite par la ouabaïne.<p>Finalement, nous avons évalué le potentiel de la spectroscopie infrarouge à distinguer des modes d’action induits par des molécules à la structure chimique proche. Nous avons montré qu’il était possible de caractériser spécifiquement chacun des modes d’action. D’autre part nous avons mis en évidence que les modes d’action de molécules issues d’une même classe d’agent thérapeutique conduisaient à des signatures spectrales similaires. Cette partie du travail souligne la possibilité d’utilisation de la spectroscopie infrarouge pour un classement objectif, uniquement basé sur leur mode d’action d’agents thérapeutiques potentiels.<p> / Doctorat en Sciences agronomiques et ingénierie biologique / info:eu-repo/semantics/nonPublished

This PhD thesis provides a commented set of four publications. These publications are focused on capillary electrophoresis, liquid chromatography, and UV/Vis spectrometry used to study complexes of rhenium with aromatic ligands. The methods of mass spectrometry with soft ionization techniques, 1 H and 13 C nuclear magnetic resonance, and infrared spectrometry were used for structural characterization of the individual complexes. The complexes were synthetized in reactions of the rhenium precursor tetrabutylammonium tetrachlorooxorhenate with the corresponding ligand under both aerobic and anaerobic conditions. In the course of the research, it was revealed that the prepared complexes (with Re in the oxidation number +V and +VI) are unstable and their oxidation numbers change to another more stable form (Re+VII ). Sub-projects which were successfully implemented during the research were as follows:  Design and successful realization of the process of synthesis of selected rhenium complexes with aromatic ligands 1,2-dihydroxybenzene, 1,2,3-trihydroxybenzene, and 2,3-dihydroxynaphthalene in reactions with and without air access, and their structural characterization by ESI-MS, APPI- MS, LDI-MS, ESI-MS/MS, NMR, and IR.  ESI-MS SRM and UV/Vis time studies of the behaviour of primary rhenium complexes...

[ES] En las últimas décadas, la aprobación de los inhibidores de la tirosina quinasa (del inglés TKI) como una nueva clase de terapia dirigida ha mejorado la calidad de vida y las tasas de supervivencia de los pacientes con cáncer. Sin embargo, los efectos adversos asociados a éstos, como son las reacciones cutáneas, siguen siendo un desafío para la terapia controlada. De acuerdo con anteriores estudios fotofísicos y fotobiológicos de TKI realizados por el grupo de investigación, esta tesis sigue un enfoque multidisciplinar para investigar nuevos fármacos fotoactivos dentro de esta familia. En la etapa inicial, se seleccionaron cuatro TKI, gefitinib, axitinib, dasatinib y avapritinib, por su capacidad para absorber luz UVA y por su potencial fototóxico. Los estudios, tanto fotofísicos como fotobiológicos, se llevaron a cabo en estos fármacos. Gefitinib (GFT), un TKI con un cromóforo quinazolina, reveló cambios significativos en la fototoxicidad debido a modificaciones metabólicas en su estructura. Así, la desalquilación de la cadena lateral propoxi-morfolina (DMOR-GFT) presentó el valor más alto de factor de fotoirritación (PIF), aprox. 48, mientras que el metabolito desmetilado (DMT-GFT) mostró un valor de PIF mucho menor (~7), casi la mitad del valor de PIF del fármaco inalterado (~13). Por el contrario, el metabolito que presenta un grupo hidroxilo en lugar de flúor (DF-GFT) resultó no ser fototóxico. Notablemente, solo se confirmó que DMOR-GFT induce fotoperoxidación lipídica mediante un mecanismo oxidativo de Tipo I, basado en la escasa producción de oxígeno singlete y la eficiente desactivación del estado excitado triplete por un modelo lipídico. La fotooxidación de proteínas se evidenció en el caso de GFT y, en menor medida, en DMOR-GFT, pero resultó insignificante para DMT-GFT. Sin embargo, a diferencia de GFT, el daño al ADN inducido por el metabolito desmetilado no se reparó incluso después de varias horas. Axitinib (AXT), comercialmente disponible como el isómero (E)-AXT, tiende a fotoisomerizar a (Z)-AXT, especialmente en presencia de proteínas. Así, se revelaron dos mecanismos de fototoxicidad. En primer lugar, la conversión del (E)-AXT (no citotóxico) en el (Z)-AXT (citotóxico) tras irradiación. En segundo lugar, la fototoxicidad intrínseca exhibida por (Z)-AXT. Además, la fotooxidación de proteínas se atribuyó al isómero Z debido a la similitud en el contenido de carbonilo entre ambos isómeros y la alta afinidad del isómero Z por las proteínas. Finalmente, la fotogenotoxicidad solo se reveló mediante la detección de histonas ¿-H2AX. Dasatinib (DAS) es un TKI propuesto para el uso tópico en enfermedades cutáneas. Tras establecer un PIF inicial de 5, se confirmó la fototoxicidad de DAS en una emulsión oleo-acuosa en epidermis humana reconstruida (RhE), la cual se redujo sustancialmente al incorporar un filtro solar de amplio espectro. DAS presenta capacidad de generar tanto oxígeno singlete como radicales, desencadenando fotooxidación tanto en lípidos como en proteínas. Asimismo, se evidenció daño fotoinducido al ADN tanto mediante el ensayo cometa como la detección de ¿-H2AX. Avapritinib (AVP), un TKI de nueva aprobación, demostró ser un fármaco fototóxico con un valor de PIF de aproximadamente 11. Además, fue capaz de inducir tanto fotooxidación a las proteínas como daño en el ADN. En definitiva, el estudio de la toxicidad cutánea de los TKI en combinación con la luz solar se llevó a cabo mediante una exhaustiva evaluación de su fotocomportamiento tanto en disolución como en células de piel. El objetivo es proporcionar a los profesionales de la salud información actualizada sobre la foto(geno)toxicidad y alentarlos a evaluar e implementar estrategias de fotoprotección para los pacientes sometidos a la terapia basada en TKI. / [CA] En les últimes dècades, l'aparició d'inhibidors de la tirosina cinasa (de l'anglès TKI) com una nova classe de teràpia dirigida ha millorat la qualitat de vida i les taxes de supervivència dels pacients amb càncer. No obstant això, els efectes adversos associats a aquests, com les reaccions cutànies, continuen sent un desafiament per a la teràpia controlada. D'acord amb estudis fotofísics i fotobiològics prèvis de TKI realitzats pel grup de recerca, esta tesi segueix un enfocament multidisciplinari per a investigar nous fàrmacs fotoactius dins d¿aquesta familia. En l'etapa inicial, es van seleccionar quatre TKI, gefitinib, axitinib, dasatinib i avapritinib, per la seua capacitat per absorbir llum en la regió UVA i el seu potencial fototòxic. Gefitinib (GFT), un TKI amb un cromòfor quinazolina, va experimentar canvis significatius en la fototoxicitat a causa de modificacions metabòliques en la seua estructura. La desalquilació de la cadena lateral propoxi-morfolina (DMOR-GFT) va presentar el valor més alt de factor de fotoirritació (PIF), aprox. 48, mentre que el metabòlit desmetilat (DMT-GFT) va mostrar un valor de PIF molt menor (~7), quasi la meitat del valor de PIF del fàrmac inalterat (aprox. 13). Al contrari, el metabòlit que presenta un grup hidroxil en lloc de fluor (DF-GFT) va resultar no ser fototòxic. Notablement, només es va confirmar que DMOR-GFT induïx fotoperoxidació lipídica mitjançant un mecanisme oxidatiu de Tipus I, basat en l'escassa producció d'oxigen singlet i l'eficient desactivació de l'estat excitat triplet per un model lipídic. La fotooxidació de proteïnes va ser evident per a GFT i, en menor mesura, per a DMOR-GFT, però va resultar insignificant per a DMT-GFT. No obstant això, a diferència de GFT, el dany a l'ADN induït pel metabòlit desmetilat no es va reparar fins i tot després de diverses hores. Axitinib (AXT), comercialment disponible com a (E)-AXT, tendeix a fotoisomeritzar a (Z)-AXT, especialment en presència de proteïnes. Així, es van revelar dos mecanismes de fototoxicitat. En primer lloc, la conversió de l'(E)-AXT (no citotòxic) en el (Z)-AXT (citotòxic) després d'irradiació. En segon lloc, la fototoxicitat intrínseca exhibida per (Z)-AXT. A més, la fotooxidació de proteïnes es va atribuir a l'isòmer Z a causa de la similitud en el contingut de carbonil entre ambdós isòmers i l'alta afinitat de l'isòmer Z per les proteïnes. Finalment, la fotogenotoxicitat només es va revelar mitjançant la detecció de histones ¿-H2AX. Dasatinib (DAS) és un TKI proposat per a l'ús tòpic en malalties cutànies. Després d'establir un PIF inicial de 5, es va confirmar la fototoxicitat de DAS en una emulsió oli-aquosa en epidermis humana reconstituïda (RhE), la qual es va reduir substancialment en incorporar un filtre solar d'ample espectre. DAS presenta capacitat de generar tant oxigen singlet com radicals, desencadenant la fotooxidació tant en lípids com en proteïnes. Així mateix, es va evidenciar mitjançant l'assaig cometa i la detecció d'H2AX dany fotoinduït a l'ADN. Avapritinib (AVP), un TKI de segona generació, va demostrar ser un fàrmac fototòxic amb un valor PIF d'aproximadament 11. A més, va ser capaç d'induir tant la fotooxidació a les proteïnes com induir dany en l'ADN. En definitiva, l'estudi de la toxicitat cutània dels TKI en combinació amb la radiació solar es va dur a terme mitjançant una exhaustiva avaluació del seu fotocomportament tant en dissolució como en cèl·lules de pell. L'objectiu és proporcionar als professionals de la salut informació actualitzada sobre foto(geno)toxicitat i fomentar l'avaluació e implementació d'estratègies de fotoprotecció per als pacients sotmesos a la teràpia basada en TKI. / [EN] In recent decades, the emerge of tyrosine kinase inhibitors (TKIs) as a new class of targeted therapy has substantially enhanced the quality of life and survival rates for cancer patients. However, associated adverse effects, such as dermatological reactions, remain a challenge to sustained therapy. In light of our research group established insights into the photophysical and photobiological aspects of some TKIs, this thesis follows a similar multidisciplinary approach to investigate other photoactive drugs within the TKI family. In the initial stage, four TKIs, gefitinib, axitinib, dasatinib, and avapritinib, were selected based on their ability to absorb in the UVA region of the solar spectrum and their phototoxic potential. Consequently, photophysical and photobiological studies were conducted on these TKIs. Gefitinib (GFT) is a TKI with a quinazoline moiety, in which modifications resulting from metabolism significantly alter the phototoxicity potential. Dealkylation of the propoxy-morpholine side chain (DMOR-GFT) exhibited the highest photoirritant value (PIF), reaching approximately 48, while the demethylated metabolite (DMT-GFT) displayed much lower phototoxicity (PIF ~7), nearly half the PIF value of the parent drug (ca. 13). In contrast, replacing the fluorine substituent with OH (DF-GFT) resulted in the absence of phototoxic activity. Surprisingly, only DMOR-GFT was confirmed to induce lipid photoperoxidation which occurred through a Type I oxidative mechanism, based on the weak singlet oxygen production and the efficient quenching of the triplet excited state by a lipid model. Furthermore, protein photooxidation was evident for GFT and, to a lesser extent, for DMOR-GFT, but negligible for DMT-GFT. However, unlike the parent drug, DNA photodamage induced by the demethylated metabolite exhibited limited repair even after several hours. Axitinib (AXT), commercially available as (E)-AXT, showed a tendency for photoisomerization to (Z)-AXT, particularly within proteins. Thus, two phototoxicity mechanisms were unveiled. Firstly, the transformation of the initially non-cytotoxic (E)-AXT into the cytotoxic (Z)-AXT upon radiation. Secondly, the intrinsic phototoxicity exhibited by (Z)-AXT. Moreover, protein photooxidation was unequivocally attributed to the (Z)-isomer due to the similarity in carbonyl content between E/Z-isomers and the high protein affinity of the (Z)-isomer. Finally, the photogenotoxicity was only revealed through the detection of ¿-H2AX histone foci. Dasatinib (DAS) is a TKI suggested for topical treatment of dermatological diseases. Given this context and having determined a PIF value ca. 5, an evaluation of DAS phototoxicity in reconstructed human epidermis (RhE) was conducted. DAS formulated in an oil-in-water emulsion exhibited high phototoxicity, which was substantially reduced upon incorporating a broad-spectrum sunscreen. DAS, capable to generate both singlet oxygen and radicals, triggered photooxidation in both lipids and proteins. Similarly, DNA photodamage was evidenced through comet assay and H2AX foci detection. Avapritinib (AVP), a newly approved TKI, was proven to be a phototoxic drug with a PIF value ca. 11, which was highly photooxidative toward proteins and capable to induce DNA photodamage. All in all, the study of skin toxicity of TKIs in combination with sunlight was achieved through a comprehensive evaluation of their photobehavior both in solution and within skin cells. The aim is to provide healthcare professionals with updated information on photo(geno)toxicity and encourage them to assess and implement photoprotection strategies for patients undergoing TKI-based therapy. / Agradezco a la Universitat Politècnica de València por la ayuda para la formación de doctores dentro del subprograma 1 (PAID-1- 2019) y al Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades por la ayuda para la formación del profesorado universitario (FPU19/00048). Ambas subvenciones resultaron fundamentales para la elaboración de mi tesis doctoral. / Ouardi El Hamidy, ME. (2024). In Vitro Photobehavior of Tyrosine Kinase Inhibitors in Solution and within Skin Cells [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/206167

[ES] En la presente tesis doctoral se ha desarrollado una metodología multidisciplinar para la evaluación del potencial fotoquímico y fotobiológico in vitro de los fármacos inhibidores de la poli (ADP-ribosa) polimerasa (PARP), combinando tanto estudios fotofísicos y de caracterización como estudios fotobiológicos en biomoléculas modelo y en cultivos celulares, concretamente en queratinocitos humanos inmortalizados (HaCaT). Así, el objetivo general es investigar si estos fármacos, en combinación con la radiación solar, son capaces de inducir reacciones de fotosensibilidad y, por tanto, poder alertar a los oncólogos de estos hallazgos para que puedan indicar pautas de fotoprotección adecuadas a sus pacientes, y así prevenir estos efectos indeseados. Esta tesis se divide en un total de 7 capítulos. En el primero (introducción), se recogen los hitos más importantes relacionados con los inhibidores de la PARP, así como un resumen acerca de las reacciones de fotosensibilización y de los mecanismos químicos y biológicos involucrados en las mismas. Tras una exhaustiva búsqueda bibliográfica acerca de estos fármacos, se hizo un primer cribado de los cinco de la tercera y última generación (rucaparib, talazoparib, niraparib, olaparib y veliparib), identificando así tres de ellos como posibles agentes fotosensibilizantes: rucaparib, talazoparib y niraparib, cuyo estudio se describe en profundidad en los capítulos 4, 5 y 6 de la tesis. En el capítulo 4 se evalúa la fototoxicidad del rucaparib (RCP), un fármaco que, a pesar de tener un cromóforo indol en su estructura química, posee un desplazamiento batocrómico hacia la región UVA de la luz solar, siendo así capaz de inducir reacciones de fotosensibilidad. Se observó mediante experimentos de fluorescencia y fotólisis de destello láser que, tras absorción de luz en esta región del espectro, tiene lugar la generación de especies reactivas de oxígeno (ROS), que podrían ser las responsables de generar un daño fotooxidativo hacia el ADN celular y a las proteínas transmembranales, originando como resultado una foto(geno)toxicidad. Además, se estableció que el mecanismo de la muerte celular fotoinducida por RCP es por apoptosis. El capítulo 5 se centra en la evaluación del perfil de fotoseguridad de talazoparib (TLZ), el cual, tras su irradiación con luz UVA da lugar a un fotoproducto que, tras su aislamiento y caracterización, resultó no presentar fotorreactividad. Este fotoproducto resultó además ser el responsable de reducir significativamente el potencial fototóxico del fármaco original, ya que no se detectaron especies transitorias tras su irradiación con luz UVA. Además, para el TLZ se reveló la producción in vitro de ROS, especies que podrían ser las responsables de generar un daño fotooxidativo tanto hacia el ADN celular como a las proteínas de membrana, originando como resultado una foto(geno)toxicidad. En el capítulo 6 se evalúa la fototoxicidad del niraparib (NRP) y su principal metabolito (N-M1). A pesar de que ambos compuestos resultaron ser fototóxicos, dicha fototoxicidad no afectó igual a las principales dianas celulares, ya que el daño fotooxidativo de NRP se observó en lípidos, en proteínas transmembranales y en el ADN celular, mientras que en N-M1 se aprecia fundamentalmente en las proteínas de membrana. Además, la toxicidad observada del NRP en células de cáncer de ovario (A2780 y A2780cis) indicó que este fármaco podría contemplarse como candidato para su uso en un futuro en la terapia fotodinámica para el tratamiento del cáncer de ovario. Finalmente, con todo ello se concluye que estos fármacos de la familia de los inhibidores de la PARP (RCP, TLZ y NRP) son capaces de inducir reacciones de fotosensibilidad, con valores de factor de fotoirritación (PIF) de 41, 7 y 46, respectivamente. / [CAT] En la present tesi doctoral s'ha desenvolupat una metodologia multidisciplinària per a l'avaluació del potencial fotoquímic i fotobiològic in vitro dels fàrmacs inhibidors de la poli(ADP-ribosa) polimerasa (PARP), combinant tant estudis fotofísics i de caracterització com estudis fotobiològics en biomolècules model i en cultius cel·lulars, concretament en queratinòcits humans immortalitzats (HaCaT). Així, l'objectiu general és investigar si aquests fàrmacs, en combinació amb la radiació solar, són capaços d'induir reaccions de fotosensibilitat i, per tant, poder alertar als oncòlegs d'aquestes fites perquè puguen indicar pautes de fotoprotecció adequades als seus pacients, i així previndre aquests efectes no desitjats. Aquesta tesi es divideix en un total de 7 capítols. En el primer (introducció), es recullen les fites més importants relacionades amb els inhibidors de la PARP, així com un resum sobre les reaccions de fotosensibilització i dels mecanismes químics i biològics involucrats en aquestes. Després d'una exhaustiva cerca bibliogràfica sobre aquests fàrmacs, es va fer un primer estudi dels cinc de la tercera i última generació (rucaparib, talazoparib, niraparib, olaparib i veliparib), identificant així tres d'ells com a possibles agents fotosensibilizants: rucaparib, talazoparib i niraparib, l'estudi del qual es descriu en profunditat en els capítols 4, 5 i 6 de la tesi. En el capítol 4 s'avalua la fototoxicitat del rucaparib (RCP), un fàrmac que, malgrat tindre un cromòfor indole en la seua estructura química, posseeix un desplaçament batocròmic cap a la regió UVA de la llum solar, sent així capaç d'induir reaccions de fotosensibilitat. Mitjançant experiments de fluorescència i fotòlisi de flaix làser es va observar que, després de l¿absorció de llum en aquesta regió de l'espectre, té lloc la generació d'espècies reactives d'oxigen (ROS), que podrien ser les responsables de generar un dany fotooxidatiu cap a l'ADN cel·lular i a les proteïnes transmembranals, originant com a resultat una foto(geno)toxicitat. A més, es va establir que el mecanisme de la mort cel·lular fotoinduïda per RCP és per apoptosi. El capítol 5 se centra en l'avaluació del perfil de fotoseguretat de talazoparib (TLZ), el qual, després de la seua irradiació amb llum UVA dona lloc a un fotoproducte que, després del seu aïllament i caracterització, va resultar no presentar fotorreactivitat ninguna. Aquest fotoproducte va resultar a més ser el responsable de reduir significativament el potencial fototòxic del fàrmac original, ja que no es van detectar espècies transitòries després de la seua irradiació amb llum UVA. A més, per al TLZ es va revelar la producció in vitro de ROS, espècies que podrien ser les responsables de generar un dany fotooxidatiu tant cap a l'ADN cel·lular com a les proteïnes de membrana, originant com a resultat una foto(geno)toxicitat. En el capítol 6 s'avalua la fototoxicitat del niraparib (*NRP) i el seu principal metabòlit (N-M1). A pesar que tots dos compostos van resultar ser fototòxics, aquesta fototoxicitat no va afectar per igual a les principals dianes cel·lulars, ja que el dany fotooxidatiu de NRP es va observar en lípids, en proteïnes i en l'ADN cel·lular, mentre que en N-M1 s'aprecia fonamentalment en les proteïnes de membrana. A més, la toxicitat observada del NRP en cèl·lules de càncer d'ovari (A2780 i A2780cis) va indicar que aquest fàrmac podria contemplar-se com a candidat per al seu ús en un futur en la teràpia fotodinàmica per al tractament del càncer d'ovari. Finalment, amb tot això es conclou que aquests fàrmacs de la família dels inhibidors de la PARP (RCP, TLZ i NRP) són capaços d'induir reaccions de fotosensibilitat, amb valors de factor de fotoirritació (PIF) de 41, 7 i 46, respectivament. / [EN] In this doctoral thesis, a multidisciplinary methodology has been performed for the evaluation of the in vitro photochemical and photobiological potential of the poly (ADP-ribose) polymerase (PARP) inhibitors, combining photophysical and photobiological studies in biomolecules and cell cultures, specifically in human immortalized keratinocytes (HaCaT). Thus, the general objective is to investigate if these drugs, in combination with solar radiation, can trigger photosensitivity reactions; this will allow oncologists to indicate appropriate photoprotective guidelines to their patients in order to prevent these undesirable effects. This thesis is divided into 7 chapters. The first one (introduction) contains the essential issues concerning PARP inhibitors, a background of the photosensitization reactions and a description of the involved chemical and biological mechanisms. After in-depth bibliographical research about these drugs, a screening of the five PARP inhibitors (rucaparib, talazoparib, niraparib, olaparib and veliparib) of the third and last generation was carried out, identifying three of them as possible photosensitizing drugs: rucaparib, talazoparib and niraparib. Their behaviour is thoroughly described in chapters 4, 5 and 6. Chapter 4 evaluates the phototoxicity of rucaparib (RCP), a drug that possess an indole chromophore in its chemical structure but displays a bathochromic shift towards the UVA region of sunlight, which makes it able to induce photosensitivity reactions. Generation of reactive oxygen species (ROS) after UVA light absorption was detected by fluorescence and laser flash photolysis experiments. These species could generate photooxidative damage to cellular DNA and transmembrane proteins, resulting in photo(geno)toxicity. In addition, it was established that the mechanism of RCP photoinduced cell death is by apoptosis. Chapter 5 focuses on the photosafety profile of talazoparib (TLZ), a compound that, after UVA irradiation, gives rise to a photooxidized product; after isolation and characterization, the photoproduct did not display any photoreactivity, and no transient species were detected after UVA light irradiation. Therefore, it was responsible for the significantly reduced phototoxic potential of the parent drug. Additionally, for TLZ, in vitro ROS production was detected. These species could lead to photooxidative damage to both cellular DNA and membrane proteins, resulting in photo(geno)toxicity. Chapter 6 deals with the phototoxicity of niraparib (NRP) and its main metabolite (N-M1). Although both compounds are phototoxic, the phototoxicity was found to be different for the main cellular targets: thus, the photooxidative damage of NRP was noticed in lipids, transmembrane proteins and cellular DNA, whereas in N-M1 it was mainly observed in membrane proteins. In addition, NRP was cytotoxic in ovarian cancer cells (A2780 and A2780cis), indicating that this drug could be considered as a future candidate for its use in photodynamic therapy to treat ovarian cancer. Finally, it can be concluded that these PARP inhibitors (RCP, TLZ and NRP) are able to induce photosensitivity disorders, with PIF values of 41, 7 and 46, respectively. / We thank the Agencia Estatal de Investigación (PID2020-115010RB-I00/AEI/10.13039/501100011033 and the Generalitat Valenciana (CIAICO/2021/061 and ACIF/2018/153 fellowship for A. M.-P. / Mateos Pujante, A. (2023). Evaluación del potencial fotoquímico y fotobiológico de los inhibidores de la poli (ADP-ribosa) polimerasa [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/196092