La expresión del sistema de flujo mdr1/Gp-p es uno de los mecanismos que explica como las células cancerosas generan resistencia, tanto in vivo como in vitro, a los agentes antineoplásicos como el paclitaxel (taxol), las antraciclinas y los alcaloides vincristina y vinblastina. Con base en la hipótesis de la modulación (inhibición vs. inducción) del sistema de flujo mdr1/Gp-p se propone como una alternativa para revertir el fenómeno de la resistencia a fármacos en células tumorales (MDR, MultiDrug Resistance) el uso de moduladores de la Gp-p, los cuales se unen a esta proteína y bloquean su actividad transportadora. Sin embargo, uno de los principales inconvenientes del uso de estos inhibidores de la Gp-p en ensayos in vivo es la aparición de efectos tóxicos en órganos y tejidos sanos antes de que dichos moduladores logren inhibir la función de la Gp-p, ya que la dosis máxima tolerada por los órganos resulta ser inferior a la dosis necesaria para inhibir a la Gp-p. Un grupo de moduladores que ha sido estudiado en años recientes son los fitofármacos, moléculas aisladas a partir de extractos naturales con resultados alentadores para inhibir la acción de la Gp-p. Nuestro grupo de investigación ha publicado ejemplos que demuestran el potencial de los fitofármacos como agentes citotóxicos (las 6-dihidro-a-pironas del género Hyptis) y como moduladores de las bombas de eflujo (las resinas glicosídicas de las convolvuláceas) para revertir la MDR en células tumorales en ensayos in vitro. Así, al combinar productos naturales (e.g, resinas glicosídicas) con antibióticos comerciales se logró revertir la resistencia e incrementar la susceptibilidad de cepas bacterianas nosocomiales a los agentes antimicrobianos en experimentos in vitro. Este efecto sinérgico también se observó en líneas tumorales humanas. Se demostró mediante experimentos de inmunofluorescencia que las resinas glicosídicas son un sustrato de las bombas de extrusión en células de cáncer mamario (MCF-/Vin). Por lo tanto, la resinas glicosídicas de las convolvuláceas pueden utilizarse para el diseño de novedosos medicamentos que en la terapias combinatorias sean capaces de inhibir la actividad de la GpP para revertir el fenotipo de la resistencia a fármacos antitumorales utilizando modelos in vivo y, en consecuencia, potenciar la actividad de los agentes antineoplásicos comerciales. Su desarrollo como potentes inhibidores de la GpP con una baja citotoxicidad, es una alternativa para superar la interferencia indeseable de esta familia de GpPs presente en las células de mamíferos y que se expresa en las células malignas bajo exposición a las quimioterapias. Estos hallazgos constituyen el punto de partida para el planteamiento conceptual y el establecimiento de los lineamientos que orientan la investigación dirigida al desarrollo de productos naturales biodinámicos de origen vegetal como agentes antineoplásicos y como inhibidores de la resistencia a los fármacos antitumorales. El presente proyecto contempla las siguientes etapas: 1) el establecimiento del potencial citotóxico de dos clases de productos naturales (resinas glicosídicas y 5,6-dihidro-a-pironas) en un panel de líneas celulares derivadas de tumores humanos; 2) Establecimiento del potencial modulador sobre la actividad de la Gp-P en células tumorales de mamífero en ensayos in vitro; 3) evaluación oncológica preclícina en modelos murinos; 4) evaluación del efecto sinérgico de los productos naturales de prueba en combinación con agentes antineoplásicos de aplicación terapéutica en modelos in vivo.

El cáncer de mama es un importante problema de salud pública en los países de bajos y medianos ingresos. En México, la incidencia y mortalidad por cáncer de mama ha aumentado en las últimas décadas debido a las políticas insuficientes de atención de la salud pública que dificultad el acceso al diagnóstico y tratamiento precoz de esta enfermedad, aunado a los recursos insuficientes en términos de agentes terapéuticos de aplicación clínica de bajo costo. Los compuestos fitoquímicos obtenidos a partir de plantas medicinales, frutos, verduras y granos, poseen propiedades anticancerígenas ampliamente demostradas y representan un prometedor enfoque terapéutico para la prevención y el tratamiento de numerosas neoplasias. A pesar de la riqueza y la diversidad de la flora medicinal mexicana, el porcentaje de especies analizadas desde un punto de vista químico es bajo y aún es menor la fracción de éstas cuyo potencial biológico se conoce. En consecuencia, el potencial que ofrece la flora mexicana, utilizada en la medicina tradicional, como una fuente de principios biodinámicos para el desarrollo de agentes terapéuticos no ha sido explorado de manera adecuada. En este sentido, el presente proyecto contribuirá al descubrimiento y posible desarrollo de nuevos agentes antitumorales mediante la investigación del contenido químico de especies selectas pertenecientes a dos grupos de plantas: las especies del género Hyptis (Lamiaceae) y las especies de Ipomoea (Convolvulaceaea) que conforman los complejo de plantas medicinales conocidos como la raíz de jalapa y el cazahuate. Estudios previos realizados por nuestro grupo de investigación han demostrado el potencial citotóxico y modulador de la resistencia cruzada a fármacos de metabolitos característicos a estos grupos de plantas. Estas investigaciones relacionadas con el potencial biológico in vitro de productos naturales constituyen el eje central para sustentar la presente propuesta que contempla la implementación de ensayos in vivo en modelos murinos para dar inicio a la investigación oncológica preclínica de estos dos grupos de fitoquímicos biodinámicos. Las 5,6-dihidro-α-pironas aisladas de especies selectas del género Hyptis poseen un anillo de delta-lactona–α,β-insaturado con un grupo sustituyente alquilo, alquenilo o arilo en el C6. Las propiedades citotóxicas de estos compuestos se encuentran asociadas al poder alquilante del núcleo de la delta-lactona-α,β-insaturada y que representa una unidad estructural análoga al grupo farmacofórico de la pironetina, un compuesto con potente actividad antitumoral aislado del caldo de cultivo de Streptomyces sp. Algunas de estas lactonas están siendo investigadas como agentes citotóxicos directos, en tanto que otras, serán investigadas desde el punto de vista de su potencial como inhibidores particulares de proteínas (como las bombas de extrusión o eflujo) o vías del ciclo celular. Un problema común en el tratamiento de las neoplasias es la resistencia que las células desarrollan en contra de los fármacos empleados para su inhibición. Este fenómeno puede ser intrínseco como es el caso de los tumores derivados de tejidos epiteliales o adquirirse durante el curso de la quimioterapia. Un mecanismo propuesto para explicar esta resistencia es el fenómeno de la multirresistencia a fármacos. Los efectos biológicos que se han demostrado para las resinas glicosídicas de las convolvuláceas permiten planificar importantes aplicaciones de estos compuestos en el diseño de medicamentos antitumorales que en las terapias de combinación sean capaces de revertir el fenómeno de la resistencia a fármacos desarrollado por las células cancerígenas (e.g., mediante la inhibición de la actividad de la glicoproteína-P) y, en consecuencia, potenciar la actividad de agentes terapéuticos de aplicación clínica y contribuir a la reintroducción de otros que han perdido su eficacia. La resistencia de las células malignas en tumores humanos es uno de los problemas de la quimioterapia y para enfrentarla se diseñan terapias de combinación para potenciar la acción de los agentes antineoplásicos administrados a través de la administración de “cocteles” de agentes citotóxicos que presenten diferentes mecanismos de acción. Sin embargo, los efectos tóxicos secundarios seguirán persistiendo debido a las dosis administradas. Una aproximación para solucionar este problema es el empleo de inhibidores de los sistemas proteicos transmembranales de transporte dependiente de ATP que se activan para bombear a los agente tóxicos (i.e., antineoplásicos o antibióticos) fuera de la célula y evitar que el fármaco alcance la concentración necesaria para ejercer su efecto en el interior celular. La identificación de las resinas glicosídicas de las convolvuláceas como inhibidores de estos sistemas transportadores en pruebas in vivo contribuirá al desarrollo de productos fitofarmacéuticos de utilidad en terapias de combinación para el tratamiento de enfermedades refractarias. Evidentemente, el desarrollo del presente proyecto ha contemplado el empleo de técnicas analíticas para el aislamiento, la purificación y la elucidación estructural de los principios biodinámicos a partir de las complejas mezclas de productos presentes en los extractos vegetales en estudio. La purificación mediante HPLC y la caracterización de la composición química de estos compuestos biodinámicos permitirá ampliar el escaso conocimiento relacionado con su diversidad estructural y permitirá realizar una exploración de la relación entre la estructura química (análisis conformacional) y la actividad biológica in vitro. Ésta permitirá establecer los requerimientos estructurales para potenciar su actividad como moduladores del fenónemo de la resistencia a fármacos antineoplásicos en los ensayos preclínicos in vivo. Los resultados del presente protocolo servirán de punto de partida para la consolidación de una nueva línea de investigación tendiente al desarrollo de substancias novedosas con actividades antineoplásicas cuyos esqueletos se basan en principios lipofílicos, como las 5,6-dihidro-α-pironas de bajo peso molecular y los glicolípidos de alto peso molecular. Por último, la presente propuesta de investigación contribuye ampliamente al incremento de las alternativas existentes en el manejo de los recursos naturales de nuestro país y, como una consecuencia lógica, promoverá la conservación de la flora nacional de interés comercial para su empleo como materias primas en la industria farmacéutica mediante la participación de especialistas en las ciencias químicas y farmacéuticas. Los resultados que se obtengan de la presente investigación multidisciplinaria en las áreas de la Química, la Farmacia y la Farmacognosia formarán parte de las tesis de maestría y doctorado de cuatro alumnos de posgrado y cinco de licenciatura.