In previous work, we identified the peptide comprising amino acids 32-51 on the antimicrobial protein limulus anti-LPS factor (LALF) from Limulus poliphemus, based on its capacity to bind to the bacterial lipopolysaccharide (LPS). In this study, we designed a chemical peptide library by alanine scanning from the sequence of the LALF32-51 peptide. Four new peptides, named L-2, L-8, L-12 and L-20 by the Ala residue substituted in the given position of the LALF32-51 peptide, were identified as retaining their penetrating activity but also showing antitumor effects when subcutaneously administered in female C57Bl/6 mice after the implantation of malignant TC-1 lung epithelial cells. They significantly increased animal survival (p < 0.05) as compared to LALF32-51. The substitution of Tyr residue to Ala at position 2 in the peptide sequence enhanced the cytotoxic effect, while residues Phe8, Lys12 and Trp20 were essential for the antitumor activity. Moreover, the administration of the L-2 peptide significantly reduced tumor growth in comparison to PBS- or L-20 peptide-treated lung TC-1 cells in C57Bl/6 mice. L-2 was found to deregulate the tumor cell cycle and induces apoptosis, through mechanisms affecting glycolytic and protein biosynthesis pathways. It also significantly increased survival in human colon cancer LS-174T xenotransplanted nude mice for up to 32 days, two of the animals being tumor free. The L-2 peptide could serve as peptide-based prototype drug with potential to reduce tumor load or could be coadministered with conventional chemotherapy. This research granted the 2013 Award of the Cuban National Academy of Sciences.

En este estudio se diseñó una biblioteca química de péptidos mediante el barrido de alanina del péptido LALF32-51, derivado de la proteína antimicrobiana factor anti-LPS de Limulus poliphemus (LALF) con capacidad de unión al lipopolisacárido bacteriano (LPS). Se identificaron cuatro nuevos péptidos, L-2, L-8, L-12 y L-20 con el residuo Ala en la posición indicada en cada caso, que retuvieron la penetrabilidad celular original y mostraron actividad antitumoral al ser administrados en ratones C57Bl/6 a los que previamente se implantó tumores malignos TC-1 de células epiteliales de pulmón. Los péptidos incrementaron significativamente la supervivencia de los animales en comparación con el LALF32-51 (p < 0.05). La sustitución por Ala en la posición 2 incrementó el efecto citotóxico, y en sustitución de los residuos Phe8, Lys12 y Trp20, evidenció la importancia de estos para la actividad antitumoral del péptido. La administración del L-2 redujo significativamente el crecimiento tumoral respecto al tratamiento con PBS o con L-20 en células TC-1 de ratones C57Bl/6. Este péptido desreguló el ciclo celular e indujo apoptosis en las células tumorales, mediante mecanismos que afectaron a las rutas de la glicólisis y la biosíntesis de proteínas, e incrementó significativamente a 32 días la supervivencia de ratones desnudos xenotrasplantados con células LS-174T de cáncer de colon humano. El péptido L-2 puede ser un prototipo de fármaco peptídico con potencial para reducir la carga tumoral o que se pueda coadministrar con la quimioterapia convencional. Este trabajo mereció el Premio Anual de la Academia de Ciencias de Cuba para el año 2013.

The EGF promotes inhibition of cell proliferation in vitro and in vivo models depending on its concentration, application schema and the type of tumor cells on which it acts. Our research hypothesis was based on the fact that the EGF varies the expression of genes involved in a negative regulation of tumor cell lines proliferation carrying high levels of its receptor (EGFR). Our objectives were, to obtain information about the effect of EGF on tumor cell proliferation in vitro and in vivo models and, know the gene expression patterns of a group of genes involved in cancer signaling pathways and EGFR. The results showed that EGF at nanomolar concentrations inhibits the tumor cells proliferation bearing high levels of EGFR and, promotes the survival of treated animals, establishing a direct relationship between the inhibition of cell proliferation, high concentrations of EGF and, high amount of EGFR in the cells. The differential gene expression profile showed a variation in a group of genes which exert a powerful control over the cell cycle progression, gene transcription and apoptosis. It was concluded that the inhibition of tumor cell proliferation by the action of EGF is due to activation of molecular mechanisms controlling cell cycle progression. This work won the Annual Award of the Cuban Academy of Sciences in 2012.

El factor de crecimiento epidérmico (FCE) promueve la inhibición de la proliferación celular en modelos in vitro e in vivo en dependencia de su concentración, el esquema de aplicación y el tipo de células tumorales sobre las que actúa. Nuestra hipótesis de investigación se basó en que el FCE varía la expresión de los genes involucrados en la regulación negativa de la proliferación de líneas celulares de origen tumoral que portan altas concentraciones de su receptor (RFCE). Los objetivos fueron obtener información acerca del efecto del FCE en la proliferación de células tumorales en modelos in vitro e in vivo, y conocer los patrones de expresión génica de un grupo de genes involucrados en las vías de señalización del cáncer y el FCE. Los resultados mostraron que el FCE a concentraciones nanomolares inhibe la proliferación de células de origen tumoral que poseen elevados niveles de RFCE, favorece la sobrevida de los animales tratados, y reduce el índice mitótico de las células del tumor, por lo que se establece una relación entre la inhibición de la proliferación celular, las altas concentraciones de FCE y la elevada cantidad de RFCE en las células. La expresión diferencial de genes reveló la variación en la expresión de genes que ejercen un control potente sobre la progresión del ciclo celular, la transcripción génica y la apoptosis. Se concluyó que la inhibición de la proliferación de las células tumorales por la acción del FCE se debe a la activación de mecanismos moleculares de control de la progresión del ciclo celular. Este trabajo recibió el Premio Anual de la Academia de Ciencias de Cuba en 2012.

The historical tag of the epidermal growth factor (EGF) as carcinogenesis promoter has not been uniformly reproduced, since, in some experiments, malignant cells are bound to growth inhibition and apoptosis. The present study intends to obtain additional data on the interaction of EGF with cancer cells by analyzing its effect in vitro on the growth of cultured A431 cells, and in vivo on nude mice xenotransplanted with this cell line; identifying, in addition, the gene expression patterns for a selected group of genes related to EGF and cancer pathways in the solid tumor. EGF-treated animals showed significantly smaller tumor volumes than controls, suggesting cellular growth inhibition mediated by this factor. Similar results were obtained regarding the proliferation of cultured A431 when treated with 2.2, 33 and 165 nM of EGF. These results may imply a common mechanism for the EGF-mediated growth inhibition of A431 cells in both biological conditions (in vivo and in vitro). The action of EGF at nanomolar concentrations may trigger a transient recovery of the tumor suppressor ability of tumor cells through the reduction of the biological action of mutated TP53, cell cycle arrest due to a decrease in Cdk4 expression levels and the initiation of caspase through the activation of CASP9.

El carácter de promotor de la carcinogénesis atribuido al factor de crecimiento epidérmico (FCE) no se ha reproducido uniformemente, pues las células malignas tratadas con esta molécula en algunos experimentos han mostrado inhibición del crecimiento y apoptosis. Se ofrecen datos adicionales de la interacción del FCE con células cancerosas, mediante el análisis de su efecto en el crecimiento de la línea celular A431 in vitro y en ratones atímicos xenotrasplantados con esta línea. Se estudiaron además los patrones de expresión de un grupo de genes relacionados con el FCE y el cáncer en los tumores sólidos de A431. Este estudio reveló que los animales tratados con FCE humano recombinante (FCEhr) desarrollaron volúmenes tumorales inferiores que los animales controles. Ello sugiere una inhibición del crecimiento celular mediada por el FCE. Resultados similares se obtuvieron in vitro al tratar las células A431 con FCEhr a 2.2, 33 y 165 nM. A estas concentraciones, el FCE recobra la propiedad supresora tumoral en las células cancerosas, posiblemente por la reducción de la acción biológica de la TP53 mutada, la inhibición del ciclo celular al disminuir la expresión del gen cdk4, y la iniciación de la vía de las caspasas mediante la activación de la expresión del gen CASP9. Tales hallazgos sugieren mecanismos comunes de inhibición del crecimiento de las células A431 in vitro e in vivo, mediados por el FCE.

Resumen. La Troponina I cardiaca es considerada el marcador bioquímico de elección para el infarto agudo del miocardio; que es una urgencia médica y es necesario su diagnóstico rápido. En este artículo se estudió la posibilidad de diagnosticar esta entidad nosológica de una manera cualitativa a través de un ensayo inmunocromatográfico de un solo paso de detección de Troponina I cardiaca elaborado en el laboratorio y otro ensayo inmunocromatográfico cualitativo de detección de Troponina I cardiaca Cardiac STATus™. Se evaluaron retrospectivamente 76 plasmas de pacientes con infarto agudo del miocardio y 50 plasmas de donantes sanos. El inmunoensayo del laboratorio no presentó reactividad cruzada con la isoforma esquelética de la Troponina I. Esta prueba detectó 1 ng/mL o mayor de Troponina I cardiaca en forma de complejo terciario en plasma y también reconoció la molécula libre. La sensibilidad clínica del inmunoensayo del laboratorio en pacientes con infarto agudo del miocardio de tipo Q fue 100% y para el inmunoensayo comercial, 85,7% en el período de 6 h a 24 h de inicio del dolor en el pecho. Para ese tipo de infarto se detectó señal hasta las 148 h y la sensibilidad clínica osciló entre 84,2% y 90,9% para ambos sistemas. En el caso de pacientes con infarto agudo del miocardio de tipo no-Q la sensibilidad clínica fue 70% en los dos inmunoensayos. La especificidad clínica del inmunocromatográfico de Troponina I cardiaca preparado en el laboratorio con muestras de donantes sanos fue 90.4% y para el inmunocromatográfico comercial, 100%. Los dos sistemas inmunocromatográficos de un solo paso para la detección de Troponina I cardiaca evaluados en este trabajo diagnostican de una manera rápida y fácil la muerte celular miocárdica importante y en menor grado, aquella necrosis más pequeña, sin signos electrocardiográficos concluyentes y con posibilidades de la ocurrencia de complicaciones a corto y mediano plazo en el paciente con síndrome coronario agudo.

Abstract. The cardiac Troponin I is considered the biochemical marker of election to detect acute myocardial infarction, a medical urgency that requires a rapid diagnosis. In this article, the diagnosis of this condition was studied qualitatively through an immunochromatographic assay of a single step detection of cardiac Troponin I elaborated in the laboratory comparing it with another, commercially available, qualitative immunochromatographic assay of detection of cardiac Troponin I, Cardiac STATUS TM. The plasmas of 76 patients with acute myocardial infarction and 50 plasmas obtained from healthy donors were evaluated retrospectively. The laboratory’s immunoassay did not present cross reactivity with the skeletal isoform of Troponin I. This test detected 1 ng/mL or more of cardiac Troponin I in the form of a tertiary complex in plasma and it also recognized the free molecule. The clinical sensitivity of the immunoassay of the laboratory in patients with Q wave type acute myocardial infarction was 100% and for the commercial immunoassay was 85.7% in the period of 6 h to 24 h following the onset of chest pain. For this type of infarction, the signal was detected up to 148 h after the onset of symptoms and the clinical sensitivity oscillated between 84.2% and 90.9% for both assays. The clinical sensitivities of the two immunoassays were 70% in the case of patients with non-Q wave acute myocardial infarction. With healthy donor’s samples, the clinical specificity of the immunochromatographic assay prepared in the laboratory was of 90.4% and for commercial immunoassay was 100%. The immunochromatographic immunoassays of a single step for the detection of cardiac Troponin I evaluated in this work, diagnosed in a quick and easy way, important myocardial cell death and to lesser extent smaller necrosis, in patients without concluding electrocardioghraphic signs and with the possibility of the occurrence of complications.