Reposicionamento de inibidores da farnesiltransferase como novos anti-helmínticos para o tratamento de cestodíases larvais

Abstract

As cestodíases larvais são causadas por helmintos parasitas da classe Cestoda (cestódeos), que infectam as vísceras de seus hospedeiros, resultando em doenças negligenciadas priorizadas pela OMS, como equinococoses e cisticercoses. O tratamento atual dessas doenças tem limitações por apresentar efeitos predominantemente parasitostáticos e exigir doses elevadas, que podem causar efeitos colaterais graves. Nesse contexto, o reposicionamento de fármacos surge como alternativa para disponibilizar novos antihelmínticos mais eficientes. A via do mevalonato, essencial para a síntese de isoprenoides em eucariotos, é conservada em cestódeos, exceto no ramo de produção de colesterol, no qual a enzima farnesiltransferase (FTase) se destaca como alvo promissor para reposicionamento. Este trabalho, portanto, objetiva avaliar o potencial dos inibidores da FTase (Tipifarnib e Lonafarnib) para o tratamento de cestodíases larvais, utilizando o cestódeo-modelo Mesocestoides corti. Sequências de aminoácidos das subunidades α e β da FTase foram identificadas em helmintos parasitas e seus hospedeiros para análises comparativas e filogenéticas, visando avaliar o grau de conservação evolutiva. Em seguida, realizou-se a modelagem tridimensional por modelagem comparativa das subunidades α e β da FTase de M. corti e o docking molecular da enzima modelada com o Tipifarnib. Ademais, foram conduzidos ensaios in vitro com larvas de M. corti para demonstrar a atividade antihelmíntica do Lonafarnib e do Tipifarnib. Foram recuperadas sequências proteicas das subunidades α e β da FTase de 53 espécies de helmintos parasitas e seus hospedeiros. A subunidade β mostrou maior conservação estrutural. A predição estrutural da FTase de M. corti revelou alta similaridade com a enzima humana. O docking molecular indicou que o Tipifarnib se liga ao sítio ativo da FTase de modo a bloquear a entrada e saída do substrato, conforme previsto para a FTase humana. Nos ensaios in vitro, os fármacos testados apresentaram alta atividade anti-helmíntica. O Lonafarnib causou danos morfológicos em larvas de M. corti em 24 h, e o Tipifarnib levou à mortalidade total das larvas em 48 h. Os resultados corroboram o potencial da FTase como alvo para o reposicionamento de seus inibidores como novos anti-helmínticos. Análises proteômicas comparativas (com e sem tratamento) serão ainda realizadas para identificação de alterações na expressão de proteínas induzidas pelos fármacos, o que deverá revelar mecanismos de ação, vias metabólicas afetadas e potenciais marcadores de resistência ou eficácia.

Larval cestodiases are caused by parasitic helminths of the class Cestoda, whose metacestode larvae infect host tissues and cause neglected diseases such as echinococcosis and cysticercosis prioritized by the WHO. Current treatment has limitations because available drugs are mainly parasitostatic and require prolonged administration at high doses, often causing severe side effects. In this context, drug repositioning represents a promising strategy for the development of new and more effective anthelmintics. The mevalonate pathway, essential for isoprenoid synthesis in eukaryotes, is conserved in cestodes, except for the cholesterol biosynthesis branch. Within this pathway, farnesyltransferase (FTase) stands out as a promising potential therapeutic drug for repurposing. This study evaluated the potential of FTase inhibitors Tipifarnib and Lonafarnib for the treatment of larval cestodiases against the model cestode M. corti. Amino acid sequences of FTase α and β subunits from parasitic helminths and their hosts were identified and used for phylogenetic analyses, aiming to assess the degree of evolutionary conservation. Subsequently, comparative modelling 3D models of M. corti FTase α and β subunits were generated, followed by molecular docking analyses with Tipifarnib. In addition, in vitro assays with M. corti larvae were performed to evaluate the anthelmintic activity of Lonafarnib and Tipifarnib. Protein sequences of FTase α and β subunits were recovered from 53 helminth species and their hosts. The β subunit showed greater structural conservation. Structural modeling of M. corti FTase revealed high similarity to the human enzyme. Molecular docking analyses indicated that Tipifarnib binds to the catalytic site of FTase, potentially blocking substrate access and exit, as predicted for human FTase. The tested drugs showed strong anthelmintic activity in vitro assays. Lonafarnib induced morphological damage in parasites within 24 h, whereas Tipifarnib led to complete larval mortality within 48 h. These findings support the potential of FTase as a promising target for the repurposing of its inhibitors as novel anthelmintics agents. Comparative proteomic analyses (treated and non-treated larvae) will further be conducted to identify drug-induced changes in protein expression, which should reveal mechanisms of action, affected metabolic pathways, and potential markers of resistance or efficacy.