Estudo da citotoxicidade e mecanismo de ação de complexos de cobre(II) e da modulação da autofagia como oportunidades terapêuticas para tratar melanomas resistentes
| Ano de defesa: | 2025 |
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| Tipo de documento: | Tese |
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Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
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| Link de acesso: | https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/9/9142/tde-11022026-114751/ |
Resumo: | O presente trabalho foi dividido em dois capítulos. Capítulo I. O desenvolvimento de inibidores de BRAF (BRAFi, e.g. vemurafenibe) revolucionou o tratamento do melanoma, e mais tardiamente a combinação com inibidores de MEK. Mesmo com o sucesso inicial, pacientes sofrem do aparecimento de células resistentes que desemboca na recidiva dos tumores. Nesse contexto, podemos destacar o novos candidatos com potencial anticâncer, complexos de cobre(II) (CCu(II)) como o binuclear [Cu2(apyhist)2(dpam)]ClO4)4, para avaliar a citotoxicidade e mecanismo de ação em melanoma BRAFV600E parental e com fenótipo de resistência a BRAFi. Ensaios de viabilidade celular demonstraram efeito na faixa de micromolar, com maior potência em comparação sua variante CCu(II) mononuclear, cisplatina e dacarbazina em todas as linhagens testadas. Em ensaios funcionais, CCu(II) binuclear manifestou perfil antiproliferativo, anticlonogênico e anti-invasivo em modelo celular 2D e 3D de pele humana reconstruída. Como mecanismo de ação, CCu(II) binuclear induziu fragmentação de DNA, estresse oxidativo e disfunção mitocondrial. Esses eventos resultaram na ativação de múltiplas vias de morte programada, com o recrutamento de marcadores de necroptose (aumento de p-MLKL), ferroptose (inibição de GPX4) e autofagia (lipidação de LC3B) em células parentais, e de ferroptose e autofagia em células resistentes. Dessa forma, resultados revelaram citotoxicidade induzida por CCu(II) binuclear destacando mecanismos distintos e vulnerabilidades exploráveis no melanoma resistente a BRAFi, além de corroborarem o desenvolvimento de novas moléculas à base de cobre como alternativas promissoras para superar fenótipos de resistência no melanoma. Capítulo II. O melanoma acral (AM) é um subtipo raro que não apresenta perfil de mutação genética semelhante a outros tipos comuns de melanoma e, consequentemente, não respondem com o mesmo sucesso às terapias-alvo (BRAFi e MEKi). Recentemente, identificou-se alto número de pacientes com o perfil genético aberrante na via de controle de ciclo CDK4/6, abrindo portas para o uso de inibidores na clínica (e.g. palbociclibe). No entanto, em ensaios clínicos os pacientes não se beneficiaram da inibição de CDK4/6 como esperado. Identificou-se, posteriormente, a hiperativação de ERK como um dos principais fatores da resistência intrínseca/adquirida ao CDK4/6i, além de outras alterações metabólicas. Visto que a modulação da autofagia é um mecanismo de resistência em melanoma e já foi reportada sua relação após tratamento com CDK4/6i em outros tipos de câncer, analisamos a atividade autofágica, e sua inibição, mediante tratamento com palbociclibe em células de AM. Os resultados demonstram que o AM parental tratado com palbociclibe induziu o processo de autofagia via lipidação de LC3, incluindo a manutenção dessa sinalização em células resistentes ao CDK4/6. Ademais, a inibição da autofagia com cloroquina resultou em atividade antiproliferativa e indução da apoptose quando combinado ao palbociclibe, sobretudo em AM parental. Contudo, AM resistentes ao palbociclibe não foram sensíveis a cloroquina na mesma extensão que o AM parental, demonstrando na resistência adquirida, outros fenótipos têm papel importante na sustentação da sobrevivência e bloqueio de morte. |
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Estudo da citotoxicidade e mecanismo de ação de complexos de cobre(II) e da modulação da autofagia como oportunidades terapêuticas para tratar melanomas resistentesEstudo da citotoxicidade e mecanismo de ação de complexos de cobre(II) e da modulação da autofagia como oportunidades terapêuticas para tratar melanomas resistentesAutofagiaAutophagyBRAF inhibitorCell deathComplexo de cobre(II)Copper(II) complexFenótipo de resistênciaInibidores de BRAFMelanomaMelanomaMorte celularresistance phenotypeVemurafenibeO presente trabalho foi dividido em dois capítulos. Capítulo I. O desenvolvimento de inibidores de BRAF (BRAFi, e.g. vemurafenibe) revolucionou o tratamento do melanoma, e mais tardiamente a combinação com inibidores de MEK. Mesmo com o sucesso inicial, pacientes sofrem do aparecimento de células resistentes que desemboca na recidiva dos tumores. Nesse contexto, podemos destacar o novos candidatos com potencial anticâncer, complexos de cobre(II) (CCu(II)) como o binuclear [Cu2(apyhist)2(dpam)]ClO4)4, para avaliar a citotoxicidade e mecanismo de ação em melanoma BRAFV600E parental e com fenótipo de resistência a BRAFi. Ensaios de viabilidade celular demonstraram efeito na faixa de micromolar, com maior potência em comparação sua variante CCu(II) mononuclear, cisplatina e dacarbazina em todas as linhagens testadas. Em ensaios funcionais, CCu(II) binuclear manifestou perfil antiproliferativo, anticlonogênico e anti-invasivo em modelo celular 2D e 3D de pele humana reconstruída. Como mecanismo de ação, CCu(II) binuclear induziu fragmentação de DNA, estresse oxidativo e disfunção mitocondrial. Esses eventos resultaram na ativação de múltiplas vias de morte programada, com o recrutamento de marcadores de necroptose (aumento de p-MLKL), ferroptose (inibição de GPX4) e autofagia (lipidação de LC3B) em células parentais, e de ferroptose e autofagia em células resistentes. Dessa forma, resultados revelaram citotoxicidade induzida por CCu(II) binuclear destacando mecanismos distintos e vulnerabilidades exploráveis no melanoma resistente a BRAFi, além de corroborarem o desenvolvimento de novas moléculas à base de cobre como alternativas promissoras para superar fenótipos de resistência no melanoma. Capítulo II. O melanoma acral (AM) é um subtipo raro que não apresenta perfil de mutação genética semelhante a outros tipos comuns de melanoma e, consequentemente, não respondem com o mesmo sucesso às terapias-alvo (BRAFi e MEKi). Recentemente, identificou-se alto número de pacientes com o perfil genético aberrante na via de controle de ciclo CDK4/6, abrindo portas para o uso de inibidores na clínica (e.g. palbociclibe). No entanto, em ensaios clínicos os pacientes não se beneficiaram da inibição de CDK4/6 como esperado. Identificou-se, posteriormente, a hiperativação de ERK como um dos principais fatores da resistência intrínseca/adquirida ao CDK4/6i, além de outras alterações metabólicas. Visto que a modulação da autofagia é um mecanismo de resistência em melanoma e já foi reportada sua relação após tratamento com CDK4/6i em outros tipos de câncer, analisamos a atividade autofágica, e sua inibição, mediante tratamento com palbociclibe em células de AM. Os resultados demonstram que o AM parental tratado com palbociclibe induziu o processo de autofagia via lipidação de LC3, incluindo a manutenção dessa sinalização em células resistentes ao CDK4/6. Ademais, a inibição da autofagia com cloroquina resultou em atividade antiproliferativa e indução da apoptose quando combinado ao palbociclibe, sobretudo em AM parental. Contudo, AM resistentes ao palbociclibe não foram sensíveis a cloroquina na mesma extensão que o AM parental, demonstrando na resistência adquirida, outros fenótipos têm papel importante na sustentação da sobrevivência e bloqueio de morte.The present study is divided into 2 chapters. Chapter I. The development of BRAF inhibitors (BRAFi, e.g., vemurafenib) revolutionized the treatment of melanoma, followed later by the combination with MEK inhibitors. Despite the initial success, patients suffer from the emergence of resistant cell phenotypes that lead to tumor recurrence. In this context, we highlight new potential anticancer drug candidates, copper(II) complex (CCu(II)) binuclear [Cu2(apyhist)2 (dpam)]ClO4)4 to evaluate the cytotoxicity and mechanism of action in BRAFV600E parental melanoma and those with a BRAFi-resistance phenotype. Cell viability assays demonstrated effects in the micromolar range, with higher potency compared to its mononuclear CCu(II) variant, cisplatin, and dacarbazine across all tested cell lines. In functional assays, binuclear CCu(II) exhibited an antiproliferative, anti-clonogenic, and anti-invasive profile in 2D and 3D reconstructed human skin cell models. As a mechanism of action, binuclear CCu(II) induced DNA fragmentation, oxidative stress, and mitochondrial dysfunction. These events resulted in the activation of multiple programmed cell death pathways, with the recruitment of necroptosis markers (p-MLKL upregulation), ferroptosis (GPX4 inhibition), and autophagy (LC3B lipidation) in parental cells, and ferroptosis and autophagy in resistant cells. Thus, the results revealed CCu(II) binuclear-induced cytotoxicity, highlighting distinct mechanisms and exploitable vulnerabilities in BRAFiresistant melanoma, and further corroborating the development of new copper-based molecules as promising alternatives to overcome resistance phenotypes in melanoma. Chapter II. Acral melanoma (AM) is a rare subtype that does not present a genetic mutation profile like other common types of melanomas and, consequently, does not respond with the same success to targeted therapies (BRAFi and MEKi). Recently, a high number of patients with an aberrant genetic profile in the CDK4/6 cell cycle control pathway was identified, opening doors for the use of inhibitors in the clinic (e.g., palbociclib). However, in clinical trials, patients did not benefit from CDK4/6 inhibition as expected. Hyperactivation of ERK was later identified as one of the main factors of intrinsic/acquired resistance to CDK4/6i, in addition to other metabolic changes. Given that autophagy modulation is a mechanism of resistance in melanoma and its relationship following treatment with CDK4/6i has been reported in other cancer types, we analyzed autophagic activity, and its inhibition upon palbociclib treatment in AM cells. The results demonstrate that parental AM treated with palbociclib induced the autophagy process via LC3 lipidation, including the maintenance of this signaling in CDK4/6-resistant cells. Furthermore, the inhibition of autophagy with chloroquine resulted in antiproliferative activity and apoptosis induction when combined with palbociclib, especially in parental AM. However, palbociclib-resistant AM was not sensitive to chloroquine to the same extent as parental AM, demonstrating that in acquired resistance, other phenotypes play an important role in sustaining survival and blocking cell death.Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USPMaria Engler, Silvya StuchiMoraes Junior, Manoel Oliveira de2025-12-17info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfhttps://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/9/9142/tde-11022026-114751/reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USPinstname:Universidade de São Paulo (USP)instacron:USPReter o conteúdo por motivos de patente, publicação e/ou direitos autoriais.info:eu-repo/semantics/openAccesspor2026-02-12T20:02:02Zoai:teses.usp.br:tde-11022026-114751Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.teses.usp.br/PUBhttp://www.teses.usp.br/cgi-bin/mtd2br.plvirginia@if.usp.br|| atendimento@aguia.usp.br||virginia@if.usp.bropendoar:27212026-02-12T20:02:02Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP - Universidade de São Paulo (USP)false |
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