A pesquisa de substâncias bioativas apresenta diversas etapas de grande complexidade técnico-científica e envolve uma atividade multidisciplinar. No estudo de antineoplásicos, dentre outros candidatos a fármacos, a determinação do perfil de atividade biológica é um ponto essencial para a determinação da potência, toxidez e o índice de seletividade. Neste projeto, os ensaios in vitro de compostos inibidores de catepsinas serão realizados usando células de câncer de próstata resistentes à quimioterapia (DU 145 e PC-3). Os estudos envolverão análises fenotípicas da resposta celular para determinar a viabilidade e o tipo de perturbação do ciclo celular utilizando técnicas colorimétricas e citometria de fluxo, juntamente com o estudo de sinalização celular PI3K-Akt-mTOR. Os testes de atividade citotóxica serão realizados com as células de fibroblasto de camundongo (Balb-c 3T3). Os resultados levarão a caracterização do tipo de resposta biológica e também da citotoxidez das substâncias de interesse. / The search for bioactive substances leads to molecules that need to be qualified throughout many complex steps, involving multidisciplinary activities. For antineoplastic molecules, among other classes of candidate drugs, the determination of the biological activity is the core of the whole process with the aim of determining the potency, toxicity and the selectivity index. In this project, in vitro cell-based bioassays of cathepsin inhibitors are going to be performed using prostate cancer cells resistant to chemotherapy (DU 145 and PC-3). Phenotypic studies are going to be used as end-points to observe the cell viability and the perturbation of the cell cycle by means of colorimetric, flow cytometry, coupled with the study of PI3K-Akt-mTOR signaling pathway. Cytotoxic assays are going to be performed in mouse fibroblasts (Balb-c 3T3). As a result, the biological outcome and the cytotoxic profile of the compounds of interest will be addressed.

Câncer é a denominação para um grupo de doenças devastadoras caracterizadas pelo crescimento e multiplicação descontrolados de células anormais que são capazes de invadir estruturas próximas e se espalhar por diversas regiões do organismo.Trata-se de um grande problema de saúde pública mundial, fazendo milhares de novas vítimas a cada ano. De acordo com o Instituto Nacional do Câncer (INCA), são estimados cerca de 580 mil casos novos da doença no Brasil para 2014. A presente tese de doutorado teve como foco principal a identificação e o desenvolvimento de novas moléculas com atividade anticâncer, através de triagens biológicas de compostos de origem natural e sintética, e do estudo das relações entre a estrutura e atividade (SAR). Triagens in vitro de derivados sintéticos do ácido gálico, ácido protocatecuico e guanidínicos, além de uma variedade de produtos naturais, possibilitaram a identificação de agentes inibidores da migração e proliferação de células tumorais metastáticas. Uma série de derivados sintéticos indólicos e espirocicloexadienonas, com potente efeito inibitório da migração celular, teve caracterizada a sua ação frente à proteína tubulina, alvo molecular de compostos importantes como o taxol, a vimblastina e a colchicina. Ensaios de imunofluorescência revelaram a ação dos compostos associada a alterações do citoesqueleto celular. Também foram realizados o planejamento e a síntese de três cadeias peptídicas por meio da metodologia de síntese peptídica em fase sólida. Os resultados da avaliação biológica dos peptídeos indicaram o efeito de inibição na migração e proliferação de células tumorais de mama. Finalmente, estudos de metabolômica de duas linhagens tumorais de mama foram conduzidos através de análises de RMN do material celular cultivado. / Cancer is a group of devastating diseases characterized by the abnormal growth of defective cells which invade adjacent tissues and eventually disseminate to several locations of the body. It is a major public health problem, affecting thousands of people each year. According to the brazilian National Institute of Cancer (INCA), approximately 580,000 new cases of cancer are predicted for the year of 2014 in Brazil. The main goal of this PhD thesis was the identification and development of new molecules possessing anticancer activity, through biological screenings of compounds from natural and synthetic sources, as well as the investigation of structure-activity relationships (SAR). In vitro screening of synthetic derivatives of gallic acid, protocatechuic acid and guanidines, along with a diverse set of natural products, allowed the identification of inhibitors of cellular migration and metastatic cell proliferation. A series of synthetic indolic derivatives and cyclohexanediones, having potent inhibitory activity in cellular migration, was characterized upon tubulin, an important macromolecular target for compounds such as taxol, vinblastine and colchicine. Immunofluorescence assays revealed that the compounds act by altering the cellular cytoskeleton. The design and synthesis of three polypeptides were also performed through solid phase synthesis. The biological evaluation of the peptides demonstrated their inhibition effects on the migration and proliferation of breast cancer cells. Finally, metabolomic studies of two strains of breast cancer cells were conducted by NMR analyses of cellular cultures.

Os ensaios celulares têm ganhado relevância na gênese planejada de fármacos, devido a sua utilização nas diversas etapas envolvidas neste processo. Estes ensaios envolvem a caracterização da atividade farmacológica, propriedades farmacocinéticas e atividade tóxica para compreender a atividade biológica das moléculas de interesse. Neste trabalho, os ensaios celulares foram usados para identificar a atividade anticancerígena e a atividade tóxica de moléculas, uma vez que a morte celular é o parâmetro avaliado em ambos os casos. No presente estudo foram avaliados 34 compostos, sendo dezessete moléculas do grupo NEQUIMED, determinando-se sua atividade citotóxica na célula neoplásica de fígado (HepG2) e na célula de fibroblasto (V79-4). A determinação da atividade citotóxica dos compostos bioativos foi realizada por o método colorimétrico de triagem envolvendo o MTT (brometo de 3-(4,5-dimetiltiazol-2-il)-2,5-difeniltetrazólio), que é metabolizado pela mitocôndria da célula viva, com confirmação da atividade biológica realizada por citometria de fluxo para a linhagem de fibroblasto. As triagens iniciais foram estabelecidas para determinar a atividade biológica, sendo que as moléculas Neq256, Neq385 e Neq388 apresentaram atividade citotóxica frente à célula HepG2 (caracterizando assim a atividade anticancerígena), enquanto que Neq385 apresentou seletividade em relação a atividade nas células de fibroblasto. Dentre as moléculas de referência, YM-155 apresentou os melhores resultados de atividade citotóxica com IC50 (HepG2) de 0,094 µmol L-1 e IC50 (V79-4) > 100 µmol L-1, sendo muito seletiva para a linhagem cancerígena. Os resultados demonstraram que as moléculas Neq265, Neq385 e Neq388 são promissoras e serão usadas para o planejamento de modificações estruturais que visa obter moléculas com maior potência e seletividade frente às células cancerígenas. Outra vertente do trabalho envolve o planejamento de inibidores da survivina, que apresentam grande potencial para a descoberta e desenvolvimento de estratégias quimioterápicas seletivas. / Cell-based assays are gaining relevance in the drug discovery and development area, being in use almost throughout the whole process. These assays are applied to characterize the pharmacological, pharmacokinetic and toxic activities of new molecules. In this work, cell-based assays were performed to identify anticancer and toxic activities of novel compounds, once the cell death process is the parameter that was evaluated in both cases. In this work, 34 compounds were evaluated (17 of them from the NEQUIMED database) in which the cytotoxic activity in liver cancer cells (HepG2) and hamster fibroblast cells (V79-4) were determined by means of the MTT colorimetric screening. The biological activity in fibroblast cells was further confirmed by using flow cytometry. Out of the whole set, molecules Neq256, Neq385 e Neq388 were cytotoxic to HepG2 (having anticancer activity). Neq385 was selective towards the liver hepatocellular carcinoma when compared with the fibroblasts. Among the reference compounds, YM-155 was the most selective and potent anticancer molecule: IC50 (HepG2) 0.094 µmol L-1 and IC50 (V79-4) > 100 µmol L-1. Taken together, these results provide promissing new molecules (Neq265, Neq385 e Neq388) for further optimization of the potency and selectivity using drug design. Another important outcome for further exploration is the design of survivin inhibitors bearing a huge potential for novel selective chemotherapeutic approaches.

Os ensaios celulares têm ganhado relevância na gênese planejada de fármacos, devido a sua utilização nas diversas etapas envolvidas neste processo. Estes ensaios envolvem a caracterização da atividade farmacológica, propriedades farmacocinéticas e atividade tóxica para compreender a atividade biológica das moléculas de interesse. Neste trabalho, os ensaios celulares foram usados para identificar a atividade anticancerígena e a atividade tóxica de moléculas, uma vez que a morte celular é o parâmetro avaliado em ambos os casos. No presente estudo foram avaliados 34 compostos, sendo dezessete moléculas do grupo NEQUIMED, determinando-se sua atividade citotóxica na célula neoplásica de fígado (HepG2) e na célula de fibroblasto (V79-4). A determinação da atividade citotóxica dos compostos bioativos foi realizada por o método colorimétrico de triagem envolvendo o MTT (brometo de 3-(4,5-dimetiltiazol-2-il)-2,5-difeniltetrazólio), que é metabolizado pela mitocôndria da célula viva, com confirmação da atividade biológica realizada por citometria de fluxo para a linhagem de fibroblasto. As triagens iniciais foram estabelecidas para determinar a atividade biológica, sendo que as moléculas Neq256, Neq385 e Neq388 apresentaram atividade citotóxica frente à célula HepG2 (caracterizando assim a atividade anticancerígena), enquanto que Neq385 apresentou seletividade em relação a atividade nas células de fibroblasto. Dentre as moléculas de referência, YM-155 apresentou os melhores resultados de atividade citotóxica com IC50 (HepG2) de 0,094 µmol L-1 e IC50 (V79-4) > 100 µmol L-1, sendo muito seletiva para a linhagem cancerígena. Os resultados demonstraram que as moléculas Neq265, Neq385 e Neq388 são promissoras e serão usadas para o planejamento de modificações estruturais que visa obter moléculas com maior potência e seletividade frente às células cancerígenas. Outra vertente do trabalho envolve o planejamento de inibidores da survivina, que apresentam grande potencial para a descoberta e desenvolvimento de estratégias quimioterápicas seletivas. / Cell-based assays are gaining relevance in the drug discovery and development area, being in use almost throughout the whole process. These assays are applied to characterize the pharmacological, pharmacokinetic and toxic activities of new molecules. In this work, cell-based assays were performed to identify anticancer and toxic activities of novel compounds, once the cell death process is the parameter that was evaluated in both cases. In this work, 34 compounds were evaluated (17 of them from the NEQUIMED database) in which the cytotoxic activity in liver cancer cells (HepG2) and hamster fibroblast cells (V79-4) were determined by means of the MTT colorimetric screening. The biological activity in fibroblast cells was further confirmed by using flow cytometry. Out of the whole set, molecules Neq256, Neq385 e Neq388 were cytotoxic to HepG2 (having anticancer activity). Neq385 was selective towards the liver hepatocellular carcinoma when compared with the fibroblasts. Among the reference compounds, YM-155 was the most selective and potent anticancer molecule: IC50 (HepG2) 0.094 µmol L-1 and IC50 (V79-4) > 100 µmol L-1. Taken together, these results provide promissing new molecules (Neq265, Neq385 e Neq388) for further optimization of the potency and selectivity using drug design. Another important outcome for further exploration is the design of survivin inhibitors bearing a huge potential for novel selective chemotherapeutic approaches.

Câncer é a denominação para um grupo de doenças devastadoras caracterizadas pelo crescimento e multiplicação descontrolados de células anormais que são capazes de invadir estruturas próximas e se espalhar por diversas regiões do organismo.Trata-se de um grande problema de saúde pública mundial, fazendo milhares de novas vítimas a cada ano. De acordo com o Instituto Nacional do Câncer (INCA), são estimados cerca de 580 mil casos novos da doença no Brasil para 2014. A presente tese de doutorado teve como foco principal a identificação e o desenvolvimento de novas moléculas com atividade anticâncer, através de triagens biológicas de compostos de origem natural e sintética, e do estudo das relações entre a estrutura e atividade (SAR). Triagens in vitro de derivados sintéticos do ácido gálico, ácido protocatecuico e guanidínicos, além de uma variedade de produtos naturais, possibilitaram a identificação de agentes inibidores da migração e proliferação de células tumorais metastáticas. Uma série de derivados sintéticos indólicos e espirocicloexadienonas, com potente efeito inibitório da migração celular, teve caracterizada a sua ação frente à proteína tubulina, alvo molecular de compostos importantes como o taxol, a vimblastina e a colchicina. Ensaios de imunofluorescência revelaram a ação dos compostos associada a alterações do citoesqueleto celular. Também foram realizados o planejamento e a síntese de três cadeias peptídicas por meio da metodologia de síntese peptídica em fase sólida. Os resultados da avaliação biológica dos peptídeos indicaram o efeito de inibição na migração e proliferação de células tumorais de mama. Finalmente, estudos de metabolômica de duas linhagens tumorais de mama foram conduzidos através de análises de RMN do material celular cultivado. / Cancer is a group of devastating diseases characterized by the abnormal growth of defective cells which invade adjacent tissues and eventually disseminate to several locations of the body. It is a major public health problem, affecting thousands of people each year. According to the brazilian National Institute of Cancer (INCA), approximately 580,000 new cases of cancer are predicted for the year of 2014 in Brazil. The main goal of this PhD thesis was the identification and development of new molecules possessing anticancer activity, through biological screenings of compounds from natural and synthetic sources, as well as the investigation of structure-activity relationships (SAR). In vitro screening of synthetic derivatives of gallic acid, protocatechuic acid and guanidines, along with a diverse set of natural products, allowed the identification of inhibitors of cellular migration and metastatic cell proliferation. A series of synthetic indolic derivatives and cyclohexanediones, having potent inhibitory activity in cellular migration, was characterized upon tubulin, an important macromolecular target for compounds such as taxol, vinblastine and colchicine. Immunofluorescence assays revealed that the compounds act by altering the cellular cytoskeleton. The design and synthesis of three polypeptides were also performed through solid phase synthesis. The biological evaluation of the peptides demonstrated their inhibition effects on the migration and proliferation of breast cancer cells. Finally, metabolomic studies of two strains of breast cancer cells were conducted by NMR analyses of cellular cultures.

A pesquisa de substâncias bioativas apresenta diversas etapas de grande complexidade técnico-científica e envolve uma atividade multidisciplinar. No estudo de antineoplásicos, dentre outros candidatos a fármacos, a determinação do perfil de atividade biológica é um ponto essencial para a determinação da potência, toxidez e o índice de seletividade. Neste projeto, os ensaios in vitro de compostos inibidores de catepsinas serão realizados usando células de câncer de próstata resistentes à quimioterapia (DU 145 e PC-3). Os estudos envolverão análises fenotípicas da resposta celular para determinar a viabilidade e o tipo de perturbação do ciclo celular utilizando técnicas colorimétricas e citometria de fluxo, juntamente com o estudo de sinalização celular PI3K-Akt-mTOR. Os testes de atividade citotóxica serão realizados com as células de fibroblasto de camundongo (Balb-c 3T3). Os resultados levarão a caracterização do tipo de resposta biológica e também da citotoxidez das substâncias de interesse. / The search for bioactive substances leads to molecules that need to be qualified throughout many complex steps, involving multidisciplinary activities. For antineoplastic molecules, among other classes of candidate drugs, the determination of the biological activity is the core of the whole process with the aim of determining the potency, toxicity and the selectivity index. In this project, in vitro cell-based bioassays of cathepsin inhibitors are going to be performed using prostate cancer cells resistant to chemotherapy (DU 145 and PC-3). Phenotypic studies are going to be used as end-points to observe the cell viability and the perturbation of the cell cycle by means of colorimetric, flow cytometry, coupled with the study of PI3K-Akt-mTOR signaling pathway. Cytotoxic assays are going to be performed in mouse fibroblasts (Balb-c 3T3). As a result, the biological outcome and the cytotoxic profile of the compounds of interest will be addressed.

Os cânceres de próstata e de mama estão entre as neoplasias mais comuns diagnosticadas na população ocidental. No Brasil, estes dois tipos de neoplasia são as principais causas de morte cuja incidência continua crescendo anualmente, sendo mais comum na população acima de 40 anos. As terapias utilizadas para os tratamentos de ambas as neoplasias estão baseadas principalmente nos receptores de hormônio (andrógeno e estrógeno). Embora muitos fármacos tenham sido desenvolvidos para os tratamentos destas patologias ao longo do tempo, eles perdem eficácia em caso de neoplasias resistentes, que apresentam mutações nas macromoléculas alvo. Assim, novas substâncias bioativas estão sendo investigadas a partir dos alvos biológicos consolidados e também para novos alvos. Neste trabalho, ensaios in vitro foram utilizados para avaliar as atividades farmacológicas e citotóxica de novas substâncias bioativas desenvolvidas no Grupo de Química Medicinal (NEQUIMED), a partir de duas linhagens celulares hormônio-dependentes para o estudo do câncer de próstata (LNCaP) e de mama (MCF-7). A partir das triagens realizadas, duas substâncias foram as mais potentes (Neq0502 e Neq0504) que levaram a morte das linhagens LNCaP e MCF-7 com IC50 na ordem de 20 a 30 µmol/L, respectivamente. No ensaio de ciclo celular, Neq0502 apresentou um perfil semelhante a enzalutamida (fármaco usado como referência), sem perturbações substanciais no ciclo. No entanto, Neq0504 teve um perfil bem distinto do raloxifeno (fármaco usado como referência) para a perturbação do ciclo celular. Finalmente, o índice de seletividade estabelecido a partir dos ensaios com as células de fibroblasto (Balb/C 3T3 clone A31) demonstrou que Neq0502 foi uma substância com a maior seletividade e baixa citotoxicidade em relação à célula não tumoral dentre toda a série estudada. A partir destes dados as novas substâncias poderão ser otimizadas usando Neq0502 como matriz em estudos futuros. / Prostate and breast cancers are among the most common cancers diagnosed in the western population. In Brazil, these two types of cancer are the leading causes of death whose incidence continues to increase annually and is more common in older population than 40 years. The therapies used for the treatment of both cancers are mainly based on the hormone receptors (androgen and estrogen). Although many drugs have been developed for the treatment of these pathologies over time, lose efficacy in case of resistant cancers which have mutations on the target macromolecules. Thus, new bioactive substances are being investigated based on stable biological targets and for new targets. In this study, in vitro assays were used to evaluate the pharmacological and cytotoxic activities of new bioactive substances developed in Medicinal Chemistry Group (NEQUIMED) from two hormone-dependent cell lines for the study of prostate (LNCaP) and breast (MCF-7) cancer. From trials screenings carried out, two compounds were found the most potent (Neq0502 and Neq0504) leading to death of LNCaP and MCF-7 lines with IC50 in the range of 20 to 30 µmol/L, respectively. In the cell cycle assay, Neq0502 made a similar profile to enzalutamide (drug used as a reference), without substantial disruption in the cycle. On the other hand, Neq0504 had a very different profile from raloxifene (a drug used as a reference) to the perturbation of the cell cycle. Finally, the selectivity index established from tests with fibroblast cells (Balb/C 3T3 clone A31) demonstrated that Neq0502 was a substance with high selectivity and low cytotoxicity in order to non-tumor cell from all the substances on the screening. From these data, new substances can be optimized using Neq0502 as a template in future studies.

Câncer é a denominação de um conjunto de mais de cem doenças causadas pelo crescimento e multiplicação desordenados de células anormais capazes de invadir e se disseminar por diversos tecidos e órgãos. É considerado um problema de saúde mundial, sendo uma das maiores causas de morte. Dados da Organização Mundial da Saúde (OMS) indicam que 15% das mortes no mundo serão causadas por câncer em 2015. No Brasil, o Instituto Nacional do Câncer (INCA) estima 580 mil novos casos da doença para 2014. Apesar da vasta quimioterapia disponível, os tratamentos possuem alta toxicidade e estão sujeitos à resistência. Nesse contexto, a presente dissertação de mestrado tem como foco principal a identificação e caracterização de novos compostos com propriedades anticâncer. Os estudos foram realizados com base em dois alvos principais. O primeiro foi a proteína tubulina, um alvo anticâncer validado que é modulado por moléculas importantes como o taxol, a vimblastina e a colchicina. O segundo alvo foi a migração celular, característica relacionada ao processo de metástase, que é responsável por 90% das mortes por câncer. Uma série de acridinonas sintéticas foi avaliada in silico frente à proteína tubulina empregando métodos de modelagem molecular. Para tanto, fez-se uso de estruturas cristalográficas da proteína disponíveis no PDB (Protein Data Bank). Os resultados das análises de docagem molecular indicaram que as moléculas poderiam interagir com o sítio da colchicina e, dessa forma, atuariam como inibidoras da polimerização dos microtúbulos. Ensaios wound healing e em câmara de Boyden permitiram a identificação de quatro compostos com potente efeito de inibição da migração celular (valores de IC50 variando entre 0,294 e 1,7 μM) em uma linhagem metastática (MDA-MB-231). Estes compostos foram submetidos a ensaios de citotoxicidade frente à mesma linhagem tumoral e também apresentaram boa potência, com valores de IC50 variando entre 0,110 e 3 μM. Além disso, ensaios de citotoxicidade em células saudáveis mostraram que estes compostos inviabilizaram seletivamente células tumorais. Para a validação dos estudos in silico, ensaios de polimerização da tubulina foram conduzidos. Os resultados mostraram que as quatro moléculas ativas nos ensaios celulares atuam como inibidores de polimerização dos microtúbulos, com valores de IC50 variando entre 0,9 e 13 μM. Estudos das relações entre a estrutura e atividade (SAR) revelaram alguns aspectos interessantes nesta série de acridinonas, como, por exemplo, a perda de atividade, que se deu tanto nos ensaios celulares quanto nos ensaios bioquímicos, causada pela substituição de um grupo nitro da posição meta- por para- em duas moléculas da série. A progressão do ciclo celular foi analisada por citometria de fluxo e os resultados mostraram que os compostos estudados são capazes de interromper o ciclo celular entre as fases G2 e M. A citometria fluxo também permitiu verificar a indução da apoptose celular devida à ação das moléculas. Em resumo, este trabalho possibilitou a identificação e caracterização de quatro compostos com propriedades antitumorais promissoras que serão utilizados como compostos líderes para posterior desenvolvimento como agentes anticâncer. / Cancer is a set of diseases with high diversity and aggressiveness. It is one of the major causes of death according to the World Health Organization (WHO), being responsible for 15% of worldwide deaths in 2015. In Brazil, the National Institute of Cancer (INCA) estimates 580,000 new cases of cancer for the year of 2014. Despite the vast availability of cancer chemotherapy, the treatments cause high toxic effects and are liable to resistance. In this context, the main goal of the present master\'s dissertation is the identification and the characterization of new compounds having anticancer properties. These studies were conducted based on two main targets. The first one was the protein tubulin, a validated anticancer target that is modulated by important molecules such as taxol, vinblastine and colchicine. The second target was the cellular migration, a feature related to the metastasis process, which causes 90% of the cancer deaths. A series of synthetic acridinones was studied in silico employing molecular modeling methods. For this, crystallographic structures of tubulin were collected from PDB (Protein Data Bank). The docking results indicated that the molecules could interact with the colchicine site and, thereby, could act as tubulin polymerization inhibitors. The series was assessed by the wound healing and Boyden chamber\'s assays using the metastatic cell line MDA-MB-231. In these assays, four compounds were identified as good inhibitors of cellular migration (IC50 values varying between 0.294 and 1.7 μM). These compounds were evaluated in cytotoxicity assays using the same cell line and presented good potency, with IC50 values varying between 0.110 and 3 μM. Furthermore, cytotoxicity assays using a healthy cell line showed that these compounds act selectively in tumor cells. For the validation of the in silico studies, tubulin polymerization assays were conducted. The results showed that the four active molecules in the cellular assays act as tubulin polymerization inhibitors, with IC50 values varying between 0.9 and 13 μM. Structure-activity relationship (SAR) studies revealed interesting structural aspects in this series of acridinones, for instance, the exchange of the nitro group substituent from the meta- to the para- position in two molecules of the series led to a lack of activity in both cellular and biochemical assays. The cell cycle progression was evaluated by flow cytometry, and the results showed that the four compounds are capable of arrest cells in the G2/M phase. Moreover, the apoptosis induction was verified using flow cytometry. In summary, this work provided the identification and characterization of four new compounds with promising antitumor properties. These molecules will be used as lead compounds for further development as anticancer agents.

Câncer é a denominação de um conjunto de mais de cem doenças causadas pelo crescimento e multiplicação desordenados de células anormais capazes de invadir e se disseminar por diversos tecidos e órgãos. É considerado um problema de saúde mundial, sendo uma das maiores causas de morte. Dados da Organização Mundial da Saúde (OMS) indicam que 15% das mortes no mundo serão causadas por câncer em 2015. No Brasil, o Instituto Nacional do Câncer (INCA) estima 580 mil novos casos da doença para 2014. Apesar da vasta quimioterapia disponível, os tratamentos possuem alta toxicidade e estão sujeitos à resistência. Nesse contexto, a presente dissertação de mestrado tem como foco principal a identificação e caracterização de novos compostos com propriedades anticâncer. Os estudos foram realizados com base em dois alvos principais. O primeiro foi a proteína tubulina, um alvo anticâncer validado que é modulado por moléculas importantes como o taxol, a vimblastina e a colchicina. O segundo alvo foi a migração celular, característica relacionada ao processo de metástase, que é responsável por 90% das mortes por câncer. Uma série de acridinonas sintéticas foi avaliada in silico frente à proteína tubulina empregando métodos de modelagem molecular. Para tanto, fez-se uso de estruturas cristalográficas da proteína disponíveis no PDB (Protein Data Bank). Os resultados das análises de docagem molecular indicaram que as moléculas poderiam interagir com o sítio da colchicina e, dessa forma, atuariam como inibidoras da polimerização dos microtúbulos. Ensaios wound healing e em câmara de Boyden permitiram a identificação de quatro compostos com potente efeito de inibição da migração celular (valores de IC50 variando entre 0,294 e 1,7 μM) em uma linhagem metastática (MDA-MB-231). Estes compostos foram submetidos a ensaios de citotoxicidade frente à mesma linhagem tumoral e também apresentaram boa potência, com valores de IC50 variando entre 0,110 e 3 μM. Além disso, ensaios de citotoxicidade em células saudáveis mostraram que estes compostos inviabilizaram seletivamente células tumorais. Para a validação dos estudos in silico, ensaios de polimerização da tubulina foram conduzidos. Os resultados mostraram que as quatro moléculas ativas nos ensaios celulares atuam como inibidores de polimerização dos microtúbulos, com valores de IC50 variando entre 0,9 e 13 μM. Estudos das relações entre a estrutura e atividade (SAR) revelaram alguns aspectos interessantes nesta série de acridinonas, como, por exemplo, a perda de atividade, que se deu tanto nos ensaios celulares quanto nos ensaios bioquímicos, causada pela substituição de um grupo nitro da posição meta- por para- em duas moléculas da série. A progressão do ciclo celular foi analisada por citometria de fluxo e os resultados mostraram que os compostos estudados são capazes de interromper o ciclo celular entre as fases G2 e M. A citometria fluxo também permitiu verificar a indução da apoptose celular devida à ação das moléculas. Em resumo, este trabalho possibilitou a identificação e caracterização de quatro compostos com propriedades antitumorais promissoras que serão utilizados como compostos líderes para posterior desenvolvimento como agentes anticâncer. / Cancer is a set of diseases with high diversity and aggressiveness. It is one of the major causes of death according to the World Health Organization (WHO), being responsible for 15% of worldwide deaths in 2015. In Brazil, the National Institute of Cancer (INCA) estimates 580,000 new cases of cancer for the year of 2014. Despite the vast availability of cancer chemotherapy, the treatments cause high toxic effects and are liable to resistance. In this context, the main goal of the present master\'s dissertation is the identification and the characterization of new compounds having anticancer properties. These studies were conducted based on two main targets. The first one was the protein tubulin, a validated anticancer target that is modulated by important molecules such as taxol, vinblastine and colchicine. The second target was the cellular migration, a feature related to the metastasis process, which causes 90% of the cancer deaths. A series of synthetic acridinones was studied in silico employing molecular modeling methods. For this, crystallographic structures of tubulin were collected from PDB (Protein Data Bank). The docking results indicated that the molecules could interact with the colchicine site and, thereby, could act as tubulin polymerization inhibitors. The series was assessed by the wound healing and Boyden chamber\'s assays using the metastatic cell line MDA-MB-231. In these assays, four compounds were identified as good inhibitors of cellular migration (IC50 values varying between 0.294 and 1.7 μM). These compounds were evaluated in cytotoxicity assays using the same cell line and presented good potency, with IC50 values varying between 0.110 and 3 μM. Furthermore, cytotoxicity assays using a healthy cell line showed that these compounds act selectively in tumor cells. For the validation of the in silico studies, tubulin polymerization assays were conducted. The results showed that the four active molecules in the cellular assays act as tubulin polymerization inhibitors, with IC50 values varying between 0.9 and 13 μM. Structure-activity relationship (SAR) studies revealed interesting structural aspects in this series of acridinones, for instance, the exchange of the nitro group substituent from the meta- to the para- position in two molecules of the series led to a lack of activity in both cellular and biochemical assays. The cell cycle progression was evaluated by flow cytometry, and the results showed that the four compounds are capable of arrest cells in the G2/M phase. Moreover, the apoptosis induction was verified using flow cytometry. In summary, this work provided the identification and characterization of four new compounds with promising antitumor properties. These molecules will be used as lead compounds for further development as anticancer agents.

Os cânceres de próstata e de mama estão entre as neoplasias mais comuns diagnosticadas na população ocidental. No Brasil, estes dois tipos de neoplasia são as principais causas de morte cuja incidência continua crescendo anualmente, sendo mais comum na população acima de 40 anos. As terapias utilizadas para os tratamentos de ambas as neoplasias estão baseadas principalmente nos receptores de hormônio (andrógeno e estrógeno). Embora muitos fármacos tenham sido desenvolvidos para os tratamentos destas patologias ao longo do tempo, eles perdem eficácia em caso de neoplasias resistentes, que apresentam mutações nas macromoléculas alvo. Assim, novas substâncias bioativas estão sendo investigadas a partir dos alvos biológicos consolidados e também para novos alvos. Neste trabalho, ensaios in vitro foram utilizados para avaliar as atividades farmacológicas e citotóxica de novas substâncias bioativas desenvolvidas no Grupo de Química Medicinal (NEQUIMED), a partir de duas linhagens celulares hormônio-dependentes para o estudo do câncer de próstata (LNCaP) e de mama (MCF-7). A partir das triagens realizadas, duas substâncias foram as mais potentes (Neq0502 e Neq0504) que levaram a morte das linhagens LNCaP e MCF-7 com IC50 na ordem de 20 a 30 µmol/L, respectivamente. No ensaio de ciclo celular, Neq0502 apresentou um perfil semelhante a enzalutamida (fármaco usado como referência), sem perturbações substanciais no ciclo. No entanto, Neq0504 teve um perfil bem distinto do raloxifeno (fármaco usado como referência) para a perturbação do ciclo celular. Finalmente, o índice de seletividade estabelecido a partir dos ensaios com as células de fibroblasto (Balb/C 3T3 clone A31) demonstrou que Neq0502 foi uma substância com a maior seletividade e baixa citotoxicidade em relação à célula não tumoral dentre toda a série estudada. A partir destes dados as novas substâncias poderão ser otimizadas usando Neq0502 como matriz em estudos futuros. / Prostate and breast cancers are among the most common cancers diagnosed in the western population. In Brazil, these two types of cancer are the leading causes of death whose incidence continues to increase annually and is more common in older population than 40 years. The therapies used for the treatment of both cancers are mainly based on the hormone receptors (androgen and estrogen). Although many drugs have been developed for the treatment of these pathologies over time, lose efficacy in case of resistant cancers which have mutations on the target macromolecules. Thus, new bioactive substances are being investigated based on stable biological targets and for new targets. In this study, in vitro assays were used to evaluate the pharmacological and cytotoxic activities of new bioactive substances developed in Medicinal Chemistry Group (NEQUIMED) from two hormone-dependent cell lines for the study of prostate (LNCaP) and breast (MCF-7) cancer. From trials screenings carried out, two compounds were found the most potent (Neq0502 and Neq0504) leading to death of LNCaP and MCF-7 lines with IC50 in the range of 20 to 30 µmol/L, respectively. In the cell cycle assay, Neq0502 made a similar profile to enzalutamide (drug used as a reference), without substantial disruption in the cycle. On the other hand, Neq0504 had a very different profile from raloxifene (a drug used as a reference) to the perturbation of the cell cycle. Finally, the selectivity index established from tests with fibroblast cells (Balb/C 3T3 clone A31) demonstrated that Neq0502 was a substance with high selectivity and low cytotoxicity in order to non-tumor cell from all the substances on the screening. From these data, new substances can be optimized using Neq0502 as a template in future studies.