Изучение химических свойств 4,11-диметоксинафто[2,3

Российский химико-технологический
университет им. Д.И. Менделеева
Кафедра органической химии
Научно-исследовательский институт по изысканию
новых антибиотиков им. Г.Ф. Гаузе РАМН
Лаборатория химической трансформации антибиотиков
ИЗУЧЕНИЕ СВЯЗИ СТРУКТУРА - АКТИВНОСТЬ В
РЯДУ ЦИТОТОКСИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДНЫХ
5,10-ДИОКСОАНТРА[2,3-b]ФУРАН-3(2)КАРБОКСАМИДОВ
Щекотихин А.Е., Тихомиров А.C.
Нафто[2,3-f]индол-5,10-дионы – первый класс гетероаренантрацендионов, перспективный для поиска противоопухолевых
веществ, открытый с помощью «Fragment-based» дизайна
Доксорубицин
O
O
OH
OH
OH
OMe O
O
OH
O
Me
NH2
OH
O
O
OH
OH
N
H
Нафто[2,3-f]индол-5,10-дион
Индол
2
N
H
ЛХТA-1015 и его аналоги: оптимизация структуры боковой цепи
H
X= N
O
NH2
X= N
OH
NMe2
O
OH
X
X= N
1. MeI
N
H
O
OH
ЛХTA-1015
2. HX, CHCl3, T
O
-log(MG_MID_IC50), мкM
OH
N
H
X=
ЛХTA-1033 X= N
7
ЛХTA-1040 X=
N
H
6
5
ЛХTA- ЛХTA- ЛХTA1015
1033
1040
3
N
DOX
Усредненная цитотоксичность (-log(MG_MID_IC50)
ЛХTA-1015 и его аналогов для панели из 60 типов
опухолевых клеток NCI
N
N
NH
NH
NH
3-Аминопирролидиновые производные нафто[2,3-f]индол-5,10-диона –
агенты с высокой активностью в отношении опухолевых клеток с
фенотипами множественной лекарственной устойчивости (МЛУ)
O
O
P-gp-транспортер
-log(IC50), мкМ
Клетки лимфолейкоза К562 и
сублинии К562/4 (P-gp+) с МЛУ
6.5
X=
K562
K562/4(P-gp+)
OH
X
N
H
OH
Клетки карциномы HCT116 и сублинии
HCT116p53KO (p53-/-) с МЛУ
-log(IC50), мкМ
6.5
6
6
5.5
5.5
5
5
H
N
ЛХTAЛХTA1114 H 1115
ЛХTA1116
N
NH
NH
N
NH2
ЛХTA1117
N
Опухолевый
супрессор p53
HCT116
HCT116 p53KO(p53-/-)
ЛХTA1114
DOX
NH2
X=
H
N
NH
ЛХTA1115
H
N
NH
ЛХTA1116
N
ЛХTA1117
NH2
N
DOX
NH2
4
Влияние «Lead-compounds» ЛХTA-1114-1117 на активность
топоизомераз I и II в реакции релаксации сверхспирализованной ДНК
“Scaffold-hopping” привел к появлению у лигандов активности в отношении топо I
O HO
А
O HO
(S)-
O HO
H
N
O HO
HN
(R)-
N
H
(S)-
(R)-
H
N
"Scaffold-hopping"
O
O HO
N
A
B
C
D
OH
OH
NH2
O
O HO
Идарубицин
O
(ингибитор
топоизомеразы II)
Me
OH
NH2
Б
5
Влияние нафтоиндолдионов ЛХTA-1114-1117
на активность топо I (А) и топо II (Б) в реакциях
релаксации сверхспирализованной ДНК
Суперпозиция ЛХTA-1117 и
идарубицина
Противоопухолевая активность «Lead-compound» ЛХTA-1115 и его
антипода ЛХTA-1114
O
HO
O
NH
HO
NH
А
NH
N
H
O
УПЖ,%
Б
NH
N
H
HO
O
(S)
HO
(R)
ЛХTA-1114
ЛХTA-1115
70
50
30
10
-10
-30
5х25 мг/кг
5х30 мг/кг
80 мг/кг
В
А – Сравнение противоопухолевой активности
стереоизомеров ЛХTA-1114 и ЛХTA-1115 (в/б,
мыши BDF1, лимфолейкоз P388).
Противоопухолевая активность ЛХТA-1115 на
ксенографтах рака молочной железы Т47D при
однократном применении на 4 и 6 день после
имплантации опухоли бестимусным мышам Balb/c
nude: модели «раннего» (Б) и «позднего» лечения
(В).
6
Биоизостерная модификация «Lead-compound»:
открытие противоопухолевых антрафуран-3-карбоксамидов
O
OH
X=
NH
H
N
NH X=
N
H
X= N
NH
NH
O
N
H
OH
O
OH
O
X
ЛХTA-1115
X=
O
NH2
X=
OH
X=
O
1.
OEt
Cl K2CO3, DMSO, T
Cl
O
7
OH
O
O
OH
N
N
NH
NH2
O
OH
O
OH
O
N
Me
O
OH
NH2
Me
O
2. H2SO4
NH2
X= NH
1. SOCl2
2. HX, Py
OH
N
Me
O
O
NH
O
O
OH
Соединение-лидер ЛХTA -1382
Оптимизация стереохимии и солевой формы ЛХTA-1382:
«New lead-compound» ЛХTA-2034
S-изомер активнее R-изомера и превосходит
доксорубицин в отношении резистентных линий
-log (IC 50)
HeLa
L1210
K562
K562/4(MDR)
HCT116
HCT116p53ko
6.5
6
5.5
5
ЛХTA-1382
(R,S)
O
OH
O
N
ЛХTA-2033
NH2
(R)
O
OH
O
O
8
OH
O
N
ЛХTA-2034
(S)
NH2
O
OH
O
*HCl
O
OH
*MsOH
O
DOX
NH2
N
O
O
OH
*MsOH
Антипролиферативная активность (-log(IC50), мкM) LCTA-2033, 2034 и препарата
сравнения доксорубицина (Dox) для опухолевых клеток HeLa, L1210, K562 и сублиний
с МЛУ К562/4 (c экспрессией Pgp), HCT116p53ko (c делецией гена p53).
Влияние стереоизомеров ЛХTA-2033 и 2034 на активность
топоизомераз I и II в реакции релаксации сверхспирализованной ДНК
Биоизостерная модификация нафтоиндолдионов в антрафурандионы привела
к повышению способности соединений инигибировать топо II
O
OH
NH2
O
N
O
OH
O
O
9
OH
*MsOH
O
NH2
N
O
O
OH
*MsOH
Влияние антрафурандиона ЛХTA-2034 на активность протеинкиназ
Биоизостерная модификация скаффолда привела к появлению противокиназной
активности
Б
A
В
A - cпектр киназной активности ЛХTA-2034.
Б - Молекулярный докинг комплекса ЛХTA2034 с протеинкиназой Аврора В.
B - связывание ЛХTA-2034 с активным центром
10 Авроры В (Б).
Спектр антипролиферативной (-LogGI50) активности
антрафурандиона ЛХТА-2034 на панели из 60 линий
опухолевых клеток человека NCI
BR – рак молочной железы;
CNS – рак ЦНС;
CО – рак кишечника;
LЕ – лейкемия;
MЕ – меланома;
LC – рак легкого;
OV – рак матки;
PR – рак простаты
RE – рак почки;
11
Разработка и доклинические исследования противоопухолевого
препарата на основе антрафурандиона ЛХТА-2034
O
OH
O
N
Me
O
NH2
*MsOH
O
OH
ЛХTA - 2034
•
•
•
•
•
На основе ЛХТА-2034 разработан противоопухолевый мультитаргетный
препарат, действующий на несколько мишеней, важных для пролиферации
опухолевых клеток (блокирует работу топоизомераз I и II и ряд серинтреониновых протеинкиназ).
Препарат действует на резистентные опухолевые клетки с экспрессией Pgp
и дисфункцией опухолевого супрессора p53.
Разработан прототип фармацевтической композиции для парентерального
применения ЛХТА-2034 и проведены его доклинические исследования.
Определены токсикологические и фармакокинетические характеристики
препарата.
Показана высокая противоопухолевая активность Антрафурандиона на
различных опухолевых моделях (P388, P388/DOX, B16, AK766).
По результатам проведенных доклинических исследований
12 Антрафурандион рекомендован для проведения клинических испытаний
Исследование связи структура-активность в ряду
антрафуранкарбоксамидов: синтез производных ЛХТА-2034
O
OH
O
N
O
O
CH3
O
NH2
O
1.
HO
NH2
DIEA
R
O
OH
NHBoc
O
N
O
O
OH
ЛХТА-2228
IC50=38M(L1210)
13
OH
PyBOP, DIEA
2. HCl
O
OH
O
*HCl
O
NH2
O
OH
O
N
NH
N
CH3 H
N Me
CH3 H
ЛХТА-2212
IC50=1.6M(L1210)
O
N
N
O
OH
NH
O
MeI
ЛХТА-2034
IC50=0.6M(L1210)
N
OH
CH3
N
H
R
NH2
*HCl
Исследование связи структура-активность в ряду
антрафуранкарбоксамидов: синтез антрафуран-2-карбоксамидов
O
OH
O
Me
OH
Cl
HO
N
O
3. NBS, Bz2O2
H
O
NaH, DMAA
PhMe 
O
34%
O
O
O
OH
OH
1.
OMe
O
OMe
O
95%
HN
O
O
O
OH
OEt
O
OMe
O
O
H
NaOH
OEt
OMe
64%
OMe O
OEt
O
O
Cl
O
O
K2CO3
86%
OMe
O
OMe
DBU
14
Br
OH
O
2. NaOH,MeOH,H2O
O
H
H
3. MnO2
OMe
52%
OMe O
Ph
77%
OMe O
Br 1. AcONa, AcOH
1. HCl, MnO2
2. MeI, K2CO3
O
O
OMe
NHBoc
PyBOP
OH
OMe
O
OH
HBr
AcOH
86%
O
2. MsOH
O
O
OH
N
*
MsOH
NH2
(S-) ЛХТА-2277 IC50=18M(L1210)
(R-) ЛХТА-2278 IC50=250M(L1210)
Исследование связи структура-активность в ряду
антрафуранкарбоксамидов: синтез 2-трифторметильного аналога
O
O
OH
Br F3C
Br
O
OH
O
O
OH
CF3
O
CO2H
O
O
100 oC
OH
95%
O
1. SOCl2
O
OH
O
N
CF3
O
O
OH
ЛХТА-2251
IC50=1.7M(L1210)
NH2
OH
NHBoc
2. HN
15
OH
H2SO4
OEt
DBU, DMSO
125 oC
22%
O
CO2Et
3. MsOH
CF3
Исследование связи структура-активность в ряду
антрафуранкарбоксамидов: синтез 2-деметилированных аналогов
O
O
OH
Br EtO
O
OH
O
O
O
CO2Me
O
OH
OMe CO2Me
H K3PO4
Br
O
16
OMe
OH
Br
O
OH
OMe
CO2Me
O
O
O
OMe
OMe CO Me
2
H2O
O
OMe
HCO2Me
NaH
59%
Br
CuI, DMAA
43%
OH
CO2H
MeI
K2CO3
DMAA
57%
Br
O
OH
O
OEt
H2SO4
O
60oC
Br
86%
OH
MeOH
HCl 
80%
O
OEt
K2CO3
DMSO
92%
Br
O
OH
O
HCl
44%
O
OMe CO H
2
O
O
OMe
Исследование связи структура-активность в ряду
антрафуранкарбоксамидов: синтез 2-деметилированных аналогов
O
OMe CO H
2
O
OH
O
HBr
AcOH
O
O
OMe
O
N
O
OH
N
H
NH2
N
H
O
NH
O
X
O
NH2
N
OH
2. HX
H
N
NH2
X=
O
OH
1. SOCl2
N
OH
N
NH
N
H
N
H
N
Антипролиферативная активность (IС50, M) антрафуранкарбоксамидов
Структура
O
OH
O
N
NH2
R
ЛХТА#
L1210
H
ЛХТА-2180
2.5 ± 1.2
Me
ЛХТА-2033
1.9 ± 1.6
H
ЛХТА-2181
0.60 ± 0.01
Me
ЛХТА-2034
0.60 ± 0.08
R
O
O
O
OH
OH
O
N
NH2
R
O
O
17
OH
Me
Авторы выражают глубокую признательность за участие и
помощь в исследованиях:
проф. Преображенской М.Н., в.н.с Королеву А.М., в.н.с. Резниковой М.И.,
с.н.с. Деженковой Л.Г., с.н.с. Лузикову Ю.Н., н.с. Малютиной Н.М.,
с.н.с. Трещалину И.Д., м.н.с. Тихомирову А.С. (НИИНА им. Гаузе РАМН);
д.м.н. Штилю А.А., проф. Трещалиной Е.М., с.н.с. Лесной Н.А.,
с.н.с. Романенко В.И., к.б.н. Глазуновой В.А. (РОHЦ им. Блохина РАМН);
prof. Balzarini J. (Rega Institute for Medical Research, Leuven Belgium);
prof. Pommier Y. (National Cancer Institute, Bethesda, USA);
Dr. Kubbutat M.H.G. (ProQinase GmbH, Freiburg, Germany);
Исследование частично выполнено при финансовой поддержке Минпрома РФ
в рамках ФЦП «Развитие фармацевтической и медицинской промышленности
Российской Федерации на период до 2020 года и дальнейшую перспективу»
(ГК № 12411.1008799.13.007)
18
Спасибо за внимание