LA BIODIVERSIDAD COMO FUENTE DE NUEVOS AGENTES ANTi-cÁncer : EL CASO DE MEXICO y CENTROAMERICA

1. LA BIODIVERSIDAD COMO FUENTE DE NUEVOS AGENTES ANTi-cÁncer: EL CASO DE MEXICO y CENTROAMERICA Armando Cáceres, Patricia Saravia y Sully M. Cruz Facultad de CCQQ y Farmacia, Universidad de San Carlos y Laboratorios de Productos Naturales Farmaya S.A., Guatemala. E-mail: acaceres@farmaya.net VIII Simposio Iberoamericano de Plantas Medicinales II Simposio Iberoamericano de Investigación en Cáncer Mesa Redonda: La biodiversidad como fuente de nuevos agentes anticáncer: Aspectos actuales y perspectivas Ilheus, 29 de octubre de 2014.

2. FITOTERAPIA: Cadena multidisciplinaria con Buenas Prácticas VALIDACION Biomedicina IDENTIDAD Etnobotánica PRODUCCION Agrotecnología Articulación Comercialización UTILIZACION Fitoterapia TRANSFORMACION Fifofarmacia FORMULACION I&D Registro Regulación

3. Investigación etnobotánica Ciencia que estudia el uso popular de los seres vivos silvestres o naturalizados de una región, etnia o época determinada. Población  Etnobotánica  Etnofarmacología Metodologia. Encuestas (general, regional, etnomédica, botánica) Caminatas etnobotánicas con conocedores Encuestas regionales interinstitucionales realizadas entre 1976-2004 dieron como resultado: • 10 etnias encuestadas: Quiché, cakchiquel, mam, achi, tzutuhil, kekchi, garífuna, kanjobal, uspanteka y pocomchi. • Informantes~ 1500 (hombres y mujeres) • Detección: 116 familias, 424 géneros, 637 especies

4. Criterios para la selección de especímenes • Universo estimado: 370,000-500,000 especies • Causas tradicionales de salud-enfermedad • Selección basada en tradición, venenosas ocomposición (familias, quimiotipos) • Tamizaje de una bioactividad específica • Combinación de criterios Etnobotánica  BPC según OMS • Permiso de colecta (Lista roja, otros) • Planificación técnica (Lugar de colecta, información esencial, hábitat, hábito, etc.) • Selección de plantas para colecta • Colecta (sobrevivencia de la especie, época de colecta, condiciones adecuadas) • Personal (local, apoyo, profesional) WHO (2005) Goodcollectionpracticesfor medicinal plants. Geneva.

5. Formas de uso de las plantas tradicionales en la medicina moderna • Uso como agente terapéutico directo (Ej. Alcaloide D-tubocurarina de Chondrodendrontomentosum, relajante muscular que no se ha podido sintetizar). • Uso como punto de partida para la elaboración semi-sintética (Ej. Extractos de los que se producen sapogeninas para producción de esteroides). • Substancia de la flora que puede usarse como modelo para la síntesis de nuevas moléculas (Ej. La cocaina de Erythroxylum coca ha servido de modelo para la síntesis de anestésicos como procaína). • Plantas usadas como marcadores taxonómicos (Ej. Las Liliaceas son rica en alcaloides, pero pobres estudios en la familia Orchidaceae). Gurib-FakimA (2006) Molecular Aspects of Medicine27:1-93.

6. Opiniones de expertos • Como consecuencia del tiempo que toma la colecta de plantas con historia etnomédica, pareciera que la colección al azar seguida de ensayos HTS in vitro podría ser el futuro en la industria farmacéutica. • Sin embargo, los estudios etnobotánicos por los centros de investigación y universidades seguirán siendo los mayores contribuyentes al proceso de descubrimiento de drogas. • Se prevé que la búsqueda de compuestos activos de la biodiversidad para el desarrollo de moléculas sintéticas, garantizando una protección por patentes, será un proceso en evolución científica constante. Nogueira RC et al. ExpertOpin. Ther. Patents2010; 20:145-57, basado en Balunas & KinghornLifeScience2005; 78:431-41 y Schuster BG J. Alter. Complement . Med. 2001; 7:61-72

7. Descubrimiento de drogas en la academia • El alto costo, intensivo en mano de obra y aspectos que no llevan a nuevas hipótesis del descubrimiento de drogas, hacen que la academia tenga los elementos y nicho natural para participar activamente en estos procesos de descubrimiento. • Es conveniente que la investigación académica se enfoque en blancos o enfermedades de limitado valor comercial, como las del III Mundo o aquellas que raras y requieren de modelos específicos. • Un ejemplo interesante es el descubrimiento de pequeñas moléculas inhibidoras y activadoras del regulador de la conductancia transmembrana de la fibrosis cística. Verkman AS. Am. J. Physiol. CellPhysiol. 2003; 286:C465-C474

8. Nueva generación de fitoterápicos: Investigación sinergística • Se reconoce la importancia de la investigación sinérgica en la investigación de nuevos fitoterápicos cuyos mecanismos de acción farmacológica podrían ser: • Efectos sinergísticos multi-blanco • Efectos basados en aumento de la biodisponibilidad • Interacción con mecanismos de resistencia • Eliminación o neutralización de efectos adversos • Evidencia clínica de efectos sinérgicos • Valeriana officinalis + Humuluslupulus • Urtica dioica + Pygeumafricanum • Panaxginseng + Ginkgo biloba Wagner & Ulrich-Merzanich(2009) Phytomedicine16:97-110

9. Otras opiniones líderes • Con los recientes avances con HTS en la mayoría de las industrias farmacéuticas y el aumento de las restricciones gubernamentales en la aprobación de drogas, es posible que el número de nuevos productos derivados de drogas pueda llegar a cero. • Sin embargo esto se espera que sea temporal, ya que el potencial de los nuevos descubrimientos de productos naturales en el largo plazo es enorme. • A pesar que los nuevos esquemas de la industria farmacéutica no favorecen los productos naturales, estos son tan vastos y casi ilimitados que siempre serán una fuente de descubrimientos que lleven a nuevas drogas para beneficio de la humanidad. Li JWH & Vederas JC (2009) Science325:161-65

10. Comparación entre Etnofarmacología y Bioprospección masiva

11. Citotoxicidad de extractos crudos de plantas medicinales mexicanasGutierrez-Lugo MT et al. (1996) Phytomedicine 2:341-347. Objetivo: Tamizar la actividad citotóxica de plantas usadas en la medicina tradicional mexicana como agentes anti-infecciosos. Metodología: 31 extractos metanólicos o clorofórmicos de 28 especies se evaluaron por su actividad antimicrobiana y contra líneas celulares de adenocarcinoma de colon (HT-29), carcinoma de mama (MCF-7) y carcinoma de pulmón (A-549). Resultados: 5 especies demostraron actividad antimicrobiana, pero solamente Helianthellaquinquenervis tuvo actividad antimicrobiana y citotóxica contra MCF-7 (ED50 13.1 mg/ml)

12. Citotoxicidad de planta s usadas como antitumorales en MéxicoPopoca J et al. (1998) J. Ethnopharmacol. 59:173-177. Objetivo: Tamizar la actividad citotóxica de plantas de la medicina tradicional mexicana como antitumorales Metodología: Extractos crudos (éter de petróleo, acetato de etilo y metanol) de 9 especies evaluadas en triplicado (1-100 mg/ml) por su actividad citotóxica contra líneas de carcinoma nasofaríngeo (KB), carcinoma de colon (HCT-15) y carcinoma escamoso de cérvix (UISO-SQC) Resultados: De 27 extractos de 9 plantas, 3 plantas demostraron importante actividad citotóxica, mostrando cierto grado de selectividad contra el cultivo celular ensayado.

13. Citotoxicidad de plantas mexicanas Popoca J et al. (1998) J. Ethnopharmacol. 59:173-177 * ED50 mg/ml

14. Actividad citotóxica en plantas LACalderón AI et al. (2006) Pharm. Biol.44:130-140 Muestra:310 especies con información etnomédica colectadas en 7 países de Latinoamérica. Metodología: Determinación de actividad citotóxica contra líneas celulares de cáncer humano [mama (MCF-7), pulmón (H-460) y SNC (SF-268)] por bioensayo sulforodamina B (SRB). Resultados:23 (7.4%) especies demostraron actividad citotóxica (GI50 <10μg/ml)

15. Citotoxicidad de plantas de la medicina tradicional mayaMena-Rejonet al. (2009) J. Ethnopharmacol. 121:462-465. Objetivo: Investigar la actividad citotóxica de plantas de la medicina tradicional maya. Metodología:Extractos metanólicos de 9 especies se evaluaron contra cuatro líneas celulares de cáncer [laringe (Hep-2), nasofaringe (KB), cérvix (HeLa) y cérvix escamoso (SiHa)] y células normales de riñón canino (MDCK), por medio de un bioensayo espectrofotométrico a 540 nm después de agregar MTT.

16. Citotoxicidad de plantas de la medicina mayaMena-Rejonet al. (2009) J. Ethnopharmacol. 121:462-465 Resultados:Todas las especies mostraron algún nivel de citotoxicidad, siendo la mas activa la corteza de raíz de Hameliapatens contra células HeLa (CC50 13 mg/ml) con un índice de selectividad alto (13.3). Los extractos de Gossypiumschottiiy Dioonspinulosumtuvieron actividad contra células HeLa y Hep-2 con buen índice de selectividad

17. Actividad citotóxica (GI50: mg/mL ) de extractos de 24 especies de Guatemala Cooperación entre Facultad de CCQQ y Farmacia, USAC (Guatemala) y U. de Panamá en el marco del proyecto AICD/AE-106 de la OEA y de la red RIBIOFAR del CYTED Smilaxdomingensis Thevetiaahouai Calderon AI et al. (2006) Pharm. Biol. 44:130-140. Cáceres A et al. (2012) Braz. J. Pharmacog. 22:239-248.

18. Citotoxicidad de plantas de la medicina tradicional maya para tratar cáncerCaamal-Fuentes et al. (2011) J. Ethnopharmacol. 135:719-724 . Objetivo: Tamizar la actividad citotóxica de extractos de plantas usadas en la medicina tradicional mexicana para tratar síntomas parecidos a cáncer. Metodología: Se evaluaron extractos metanólicos contra siete líneas celulares de cáncer [pulmón (A549), cérvix (HeLa y SiHa), laringe (Hep-2), nasofaringe (KB), mama (MCF-7) y próstata (PC-3)], y células normales embrionarias de riñón (HEK-293) por un bioensayo micrométrico y lectura espectrofotométrica a 540 nm usando MTT.

19. Caamal-Fuentes et al. (2011) J. Ethnopharmacol. 135:719-724. Resultados: Se detectaron 51 plantas usadas para tratamiento de sintomatología similar a cáncer de las cuales se escogieron 21 para evaluación citotóxica. Las cortezas de las raíces de Aeschynomenefascicularis y Bonelliamacrocarpademostraron actividad contra células HeLa y KBy un índice de selectividad similar alrededor de 1.

20. Plantas mexicanas usadas contra cáncerAlonso-Castro et al. (2011) J. Ethnopharmacol. 133:945-972. Objetivo: Revisar la flora medicinal mexicana usada por su actividad anticáncer. Metodología: Revisión de la bibliografía nacional e internacional de los últimos 50 años y clasificación de resultados en cinco categorías Resultados: Se detectaron 300 especies vegetales pertenecientes a 90 familias; solo 181 han sido analizadas experimentalmente, de ellas 88 tienen alguna actividad citotóxica in vitro y 14 han sido investigadas in vivo, demostrándose actividad anti-neoplásica solamente en una. Se han aislado 187 compuestos de 19 familias químicas

21. Citotoxicidad contra líneas celulares de cáncer de compuestos aislados de plantas mexicanas

22. Efectos antitumorales de compuestos aislados de plantas mexicanas

23. Actividad citotóxica (GI50: mg/mL ) de 46 extractos de 18 especies (Litsea, Piper, Rizhopora) de Guatemala Cooperación entre CCQQ y Farmacia, USAC (Guatemala) y CPQBA-UNICAMP (Brasil) en el marco de RIBECANCER/CYTED. Fraccionamiento y aislamiento químico en colaboración con IQ-USP P. sempervirens

24. Actividad citotóxica y citostática de plantas medicinales de GuatemalaCates RG et al. (2013) J. Med. Plants. Res. 7:2616-2627. Objetivo: Evaluar la actividad citotóxica y citostática de plantas medicinales guatemaltecas contra líneas celulares tumorales. Metodología: Se prepararon extractos de material fresco licuado por maceración con etanol 95%, se concentraron en rotavapor y liofilizaron. La actividad citotóxica y citostática se evaluó contra seis líneas celulares de cáncer [mama humano (MDA-MB-231 y MCF7), próstata (PC-3), colon (HT-29), mama murino (4T1) y leucemia monocítica (RAW-267)]. Se empleo el bioensayo con SRB por 24 h seguida de evaluación colorimétrica a 515 nm.

25. Citotoxicidad en plantas del oriente de GuatemalaCates RG et al. (2013) J. Med. Plants Res. 7(35):2616-2627 Resultados:7 (9.6%) especies demostraron actividad citotóxica (CI50 <200 μg/ml), en la mayoría de casos con CC50 >800 por el ensayo de rojo neutro en células Vero.

26. Actividad citotóxicade 17 extractos de 10 especies (Cornutia, Piper, otras) de Guatemala Cooperación entre USAC (Guatemala) y UCR (Costa Rica) en el marco de RIBECANCER/ CYTED, usando el bioensayo con sulforodamina B e índice de selectividad (*>5) por citotoxicidad sobre células Vero. Piper psilorhachis C. pyramidata

27. Conclusiones • Existen múltiples grupos en Latinoamérica que están investigando la actividad antineoplásica. • Esta búsqueda requiere condiciones químicas y farmacológicas complejas y especializadas. • De unas 500 especies nativas evaluadas, se han detectado unas 50 especies con actividad potencial por su actividad anti-cáncer de las que se han aislado unas 30 moléculas interesantes que debe seguirse desarrollando. • Se incita a los sectores académicos a la cooperación multidisciplinaria que permita el desarrollo primario de fármacos que puedan luego ser desarrollados por la industria.

28. I Congreso Centroamericano de Productos Naturales Medicinales Guatemala, 20-23 de abril 2015 congresocpnm@gmail.com