Ανάπτυξη μεθοδολογίας για τον ορθογωνικό σχεδιασμό πολυτροπικών συζευγμάτων αντικαρκινικών φαρμάκων με βάση ένα δομικό υπόβαθρο διβρωμοπυριδαζινοδιόνης
Φόρτωση...
Ημερομηνία
Συγγραφείς
Τσώτσου, Ευαγγελία
Tsotsou, Evangelia
Τίτλος Εφημερίδας
Περιοδικό ISSN
Τίτλος τόμου
Εκδότης
Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Σχολή Θετικών Επιστημών. Τμήμα Χημείας
Περίληψη
Τύπος
Είδος δημοσίευσης σε συνέδριο
Είδος περιοδικού
Είδος εκπαιδευτικού υλικού
Όνομα συνεδρίου
Όνομα περιοδικού
Όνομα βιβλίου
Σειρά βιβλίου
Έκδοση βιβλίου
Συμπληρωματικός/δευτερεύων τίτλος
Περιγραφή
Ο καρκίνος είναι μία από τις πιο σοβαρές ασθένειες σε παγκόσμιο επίπεδο και είναι δυνατό να εμφανιστεί σε οποιοδήποτε όργανο ή ιστό του σώματος, ύστερα από απορρύθμιση των μηχανισμών που ελέγχουν τη συμπεριφορά των φυσιολογικών κυττάρων. Η κλασική μέθοδος που χρησιμοποιείται ως αντικαρκινική θεραπεία είναι η χημειοθεραπεία, όπου και χορηγούνται στον ασθενή ισχυρά κυτταροτοξικά φάρμακα, τα οποία όμως προκαλούν σοβαρές παρενέργειες λόγω της μειωμένης ειδικότητας και στόχευσης που παρουσιάζουν και της μεγάλης τοξικότητας έναντι των φυσιολογικών κυττάρων. Για το λόγο αυτό η αποτελεσματικότητα της μεθόδου αυτής είναι αρκετά μειωμένη και εναλλακτικές προσεγγίσεις οι οποίες φαίνονται πολλά υποσχόμενες αναπτύσσονται και επικεντρώνονται στη σύνδεση κυτταροτοξικών φαρμάκων με έναν στοχευτικό προσδέτη, ο οποίος αναγνωρίζει το κύτταρο-στόχο, μέσω μιας βιοδιασπώμενης γέφυρας. Τα στοχευτικά προσδέματα που χρησιμοποιούνται κατά κύριο λόγο είναι αντισώματα και πεπτίδια και στοχεύουν σε υποδοχείς που υπερεκφράζονται στην επιφάνεια των καρκινικών κυττάρων, με αποτέλεσμα τη στοχευμένη θεραπεία. Αν και τέτοιου είδους συζεύγματα βρίσκονται ήδη σε κλινικές δοκιμές και εμφανίζουν ενθαρρυντικά αποτελέσματα, παρόλα αυτά υπάρχουν σημαντικές δυσκολίες στην αντιμετώπιση ετερογενών όγκων. Τα συζεύγματα που υπάρχουν όμως φέρουν μόνο έναν αντικαρκινικό παράγοντα και μία στοχευτική ομάδα, γεγονός που μειώνει την αποτελεσματικότητά τους καθώς οι όγκοι μπορούν να εμφανίσουν ανθεκτικότητα και δοσοεξαρτώμενη τοξικότητα στο φάρμακο. Για την αντιμετώπιση αυτών των εμποδίων, η ερευνητική κοινότητα έχει στρέψει το ενδιαφέρον της στην στοχευμένη θεραπεία με συνδυασμό φαρμάκων με διαφορετικούς μηχανισμούς δράσης, που μπορεί να επιφέρει σημαντικές βελτιώσεις λόγω της συνεργιστικής δράσης των διαφορετικών κυτταροτοξικών μορίων.
Ελλείψει στοχευτικών συζευγμάτων πολλαπλών φαρμάκων σαν αυτά που περιγράφηκαν πιο πάνω, η παρούσα μεταπτυχιακή διατριβή επικεντρώθηκε σε αυτό το σκοπό, την ανάπτυξη δηλαδή μια γενικής μεθοδολογίας που θα επιτρέπει την ορθογωνική σύνθεση διαφόρων στοχευτικών συζευγμάτων δύο ή περισσότερων αντικαρκινικών φαρμάκων (γεμσιταβίνη, ντοσεταξέλη, σουνιτινίμπη κτλ). Η στρατηγική που ακολουθήθηκε βασίστηκε στη σύνθεση ενός ικριώματος διβρωμοπυριδαζινοδιόνης, όπου μέσω των ατόμων αζώτου αυτού μπορεί να επιτευχθεί η σύζευξη των φαρμακευτικών μορίων, μέσω μιας βιοδιασπώμενης διπεπτιδικής γέφυρας (Val-Cit) και ενός αυτοκαταστροφικού συνδέτη, ώστε να επιτραπεί η χημική/ενζυμική απελευθέρωση των φαρμάκων στο ενδόσωμα, μετά την ενδοκυττάρωση του συζεύγματος. Τα άτομα βρωμίου του διπλού δεσμού του ικριώματος της διβρωμοπυριδαζινοδιόνης είναι ιδιαίτερα χρήσιμα για αντιδράσεις σύζευξης με μεγάλο αριθμό στοχευτικών προσδετών, οι οποίοι φέρουν ελεύθερες θειόλες, όπως για παράδειγμα πεπτίδια με κατάλοιπα κυστεΐνης, σχηματίζοντας σταθερούς σουλφιδικούς δεσμούς.
Στα πλαίσια της παρούσας διατριβής επιτεύχθηκαν αρχικά η σύνθεση ενός πρότυπου ικριώματος διβρωμοπυριδαζινοδιόνης και του αντίστοιχου ενεργοποιημένου εστέρα και στη συνέχεια η παραγωγή του σε μεγάλη κλίμακα. Με βάση τις συνθετικές πορείες που ακολουθήθηκαν στο παρελθόν στα πλαίσια των διατριβών των προηγούμενων ερευνητών του εργαστηρίου, έγινε η σύνθεση της βιοδιασπώμενης διπεπτιδικής γέφυρας Val-Cit σε μεγαλύτερες ποσότητες και η σύνδεση αυτής με τη γεμσιταβίνη και το SAP και βελτιστοποιήθηκε η διαδικασία παραλαβής του τελικού προϊόντος. Εκκρεμεί όμως η σύνδεση της γέφυρας με την ντοσεταξέλη που βρίσκεται σε στάδιο ολοκλήρωσης. Τέλος, επιτεύχθηκε η σύνδεση του γεφυρωμένου SAP στο ικρίωμα της διβρωμοπυριδαζινοδιόνης, γεγονός που θέτει τη βάση για την εισαγωγή του δεύτερου φαρμάκου (π.χ. γεμσιταβίνη), και στη συνέχεια των στοχευτικών προσδετών που θα προσδώσουν τη στοχευτική ικανότητα στο σύζευγμα.
Cancer is one of the most serious diseases worldwide and it is possible to appear in any organ or tissue of the body, after deregulation of the mechanisms that control the behavior of normal cells. The classic method used as an anti-cancer treatment is chemotherapy, where strong cytotoxic drugs are administered to the patient. However, these drugs cause serious side effects due to their reduced specificity and targeting and the high toxicity against non-diseased cells. For this reason the effectiveness of this method is quite reduced and alternative approaches, which seem promising, are being developed and focus on the conjugation of cytotoxic drugs with a targeting ligand, which recognizes the target cell, through a biodegradable linker. The targeting ligands primarily used are antibodies and peptides which target receptors overexpressed on the surface of cancer cells, resulting in targeted therapy. Although such conjugates are already in clinical trials and show encouraging results, there are still significant difficulties in treating heterogeneous tumors. The conjugates that do exist, however, carry only one anticancer agent and one targeting group, which reduces their effectiveness, as tumors can show resistance and dose-dependent toxicity to the drug. To address these obstacles, the research community has switched their focus to targeted therapy by combining drugs with different mechanisms of action, which can yield significant improvements due to the synergistic action of different cytotoxic molecules. In the absence of targeting multidrug conjugates like those described above, this master's thesis is focused on this purpose, i.e. the development of a general methodology that will allow the orthogonal synthesis of various targeted conjugates of two or more anticancer drugs (gemcitabine, docetaxel, sunitinib, etc.). The strategy which was followed is based on the synthesis of a dibromopyridazinodione scaffold which employs its nitrogen atoms for the conjugation of the drug molecules through a biodegradable dipeptide bridge (Val-Cit) and a self-destructive linker, which will allow the chemical/enzymatic release of the drugs into the endosome following the endocytosis of the conjugate. The bromine atoms of the double bond of the dibromopyridazinodione scaffold are particularly useful for conjugation reactions with a large number of targeting ligands, which bear free thiols, such as peptides with cysteine residues, forming stable sulfide bonds. In the context of the present thesis, the synthesis of a model dibromopyridazinodione scaffold and its corresponding activated ester was initially achieved, followed by their large-scale production. Based on the synthetic routes followed in the past by previous researchers in our laboratory, the synthesis of the biodegradable Val-Cit dipeptide linker in larger quantities and its conjugation with gemcitabine and SAP was carried out. Also, an optimized process for the isolation of the final conjugated product was achieved. However, the conjugation of the dipeptide linker with docetaxel is currently under investigation and remains to be completed. Finally, the attachment of the conjugated SAP to the dibromopyridazinodione scaffold was achieved, which sets the groundwork for the attachment of the second drug (e.g. gemcitabine) and the introduction of the targeting ligands which will endow the targeting capability to the conjugate.
Cancer is one of the most serious diseases worldwide and it is possible to appear in any organ or tissue of the body, after deregulation of the mechanisms that control the behavior of normal cells. The classic method used as an anti-cancer treatment is chemotherapy, where strong cytotoxic drugs are administered to the patient. However, these drugs cause serious side effects due to their reduced specificity and targeting and the high toxicity against non-diseased cells. For this reason the effectiveness of this method is quite reduced and alternative approaches, which seem promising, are being developed and focus on the conjugation of cytotoxic drugs with a targeting ligand, which recognizes the target cell, through a biodegradable linker. The targeting ligands primarily used are antibodies and peptides which target receptors overexpressed on the surface of cancer cells, resulting in targeted therapy. Although such conjugates are already in clinical trials and show encouraging results, there are still significant difficulties in treating heterogeneous tumors. The conjugates that do exist, however, carry only one anticancer agent and one targeting group, which reduces their effectiveness, as tumors can show resistance and dose-dependent toxicity to the drug. To address these obstacles, the research community has switched their focus to targeted therapy by combining drugs with different mechanisms of action, which can yield significant improvements due to the synergistic action of different cytotoxic molecules. In the absence of targeting multidrug conjugates like those described above, this master's thesis is focused on this purpose, i.e. the development of a general methodology that will allow the orthogonal synthesis of various targeted conjugates of two or more anticancer drugs (gemcitabine, docetaxel, sunitinib, etc.). The strategy which was followed is based on the synthesis of a dibromopyridazinodione scaffold which employs its nitrogen atoms for the conjugation of the drug molecules through a biodegradable dipeptide bridge (Val-Cit) and a self-destructive linker, which will allow the chemical/enzymatic release of the drugs into the endosome following the endocytosis of the conjugate. The bromine atoms of the double bond of the dibromopyridazinodione scaffold are particularly useful for conjugation reactions with a large number of targeting ligands, which bear free thiols, such as peptides with cysteine residues, forming stable sulfide bonds. In the context of the present thesis, the synthesis of a model dibromopyridazinodione scaffold and its corresponding activated ester was initially achieved, followed by their large-scale production. Based on the synthetic routes followed in the past by previous researchers in our laboratory, the synthesis of the biodegradable Val-Cit dipeptide linker in larger quantities and its conjugation with gemcitabine and SAP was carried out. Also, an optimized process for the isolation of the final conjugated product was achieved. However, the conjugation of the dipeptide linker with docetaxel is currently under investigation and remains to be completed. Finally, the attachment of the conjugated SAP to the dibromopyridazinodione scaffold was achieved, which sets the groundwork for the attachment of the second drug (e.g. gemcitabine) and the introduction of the targeting ligands which will endow the targeting capability to the conjugate.
Περιγραφή
Λέξεις-κλειδιά
Διβρωμοπυριδαζινοδιόνη, Γεμσιταβίνη, Σουνιτινίμπη, Ντοσεταξέλη, Διπεπτιδική γέφυρα Val-Cit, Στόχευση, Αντικαρκινικά φάρμακα, Συζεύγματα πολλαπλών φαρμάκων, Dibromopyridazinodione, Gemcitabine, Sunitinib, SAP, Docetaxel, Val-Cit dipeptide linker, Ligand, Targeting, Anticancer agents, Multi-drug conjugates
Θεματική κατηγορία
Ιατρική χημεία, Medicinal chemistry
Παραπομπή
Σύνδεσμος
Γλώσσα
el
Εκδίδον τμήμα/τομέας
Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Σχολή Θετικών Επιστημών. Τμήμα Χημείας
Όνομα επιβλέποντος
Φωκάς, Δημοσθένης
Εξεταστική επιτροπή
Φωκάς, Δημοσθένης
Σκομπρίδης, Κωνσταντίνος
Αγαθόπουλος, Συμεών
Σκομπρίδης, Κωνσταντίνος
Αγαθόπουλος, Συμεών
Γενική Περιγραφή / Σχόλια
Ίδρυμα και Σχολή/Τμήμα του υποβάλλοντος
Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Σχολή Θετικών Επιστημών
Πίνακας περιεχομένων
Περιεχόμενα
ΠΕΡΙΛΗΨΗ 8
ABSTRACT 10
Λίστα συντομογραφιών 12
ΕΙΣΑΓΩΓΗ 14
1. Καρκίνος 14
2. Στοχευμένη χημειοθεραπεία με θεραπευτικά συζεύγματα 21
2.1. Χημειοθεραπεία μέσω στοχευτικού προσδέτη (Ligand-Targeted Drug Therapy) 21
2.2. Επαγόμενη ενδοκυττάρωση μέσω υποδοχέα (Receptor-Mediated Endocytosis, RME) 25
2.3. Συζεύγματα πολλαπλών φαρμάκων (Multi-Drug Conjugates) 27
3. Στρατηγική σύνθεσης συζευγμάτων με πολλαπλό θεραπευτικό φορτίο 30
3.1. Ικρίωμα Διβρωμοπυριδαζινοδιόνης 30
3.2. Πολυτροπικά συζεύγματα με βάση την διβρωμοπυριδαζινοδιόνη 32
3.3. Σχεδιασμός πολυτροπικών συζευγμάτων με βάση το ικρίωμα διβρωμοπυριδαζινοδιόνης 34
3.4. Στρατηγική σύνθεσης του ικριώματος διβρωμοπυριδαζινοδιόνης 36
3.5. Επιλογή φαρμάκων για τη σύζευξη 37
3.5.1. Ντοσεταξέλη (Docetaxel, DTX) 39
3.5.2. Γεμσιταβίνη (Gemsitabine, Gem) 40
3.5.3. Σουνιτινίμπη (Sunitinib) 41
3.5.4. Ανάλογο σουνιτινίμπης (SAP) 43
ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ- ΣΥΖΗΤΗΣΗ 44
Σύνθεση ενός πρότυπου ικριώματος diBrPD και μελέτες ορθογωνικής σύζευξης 44
Μελέτες σύζευξης 45
Σύνθεση του ενεργοποιημένου εστέρα του ικριώματος diBrPD 46
Βελτιστοποίηση σύνθεσης της διπεπτιδικής γέφυρας Val-Cit 48
Μελέτη σύζευξης της ντοσεταξέλης με τη διπεπτιδική γέφυρα Val- Cit (Docetaxel-Linker) 51
Βελτιστοποίηση σύνθεσης της συζευγμένης γεμσιταβίνης με τη διπεπτιδική γέφυρα Val-Cit (Gemcitabine-Linker) 53
Βελτιστοποίηση σύνθεσης του συζευγμένου με τη διπεπτιδική γέφυρα Val-Cit αναλόγου σουνιτινίμπης (SAP-Linker) 56
Σύζευξη του γεφυρωμένου SAP με το ικρίωμα διβρωμοπυριδαζινοδιόνης (SAP Conjugate) 57
ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ 60
1. Σύνθεση μορίων 60
1.1. Όργανα, υλικά και μέθοδοι 60
1.2. Σύνθεση των ενώσεων 1-23 61
ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ 96
ΠΡΟΤΑΣΕΙΣ ΓΙΑ ΜΕΛΛΟΝΤΙΚΗ ΕΡΕΥΝΑ 97
ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ 98
1. Καθαρισμός/Διαχωρισμός Ενώσεων 98
1.1. Χρωματογραφία 98
1.1.1. Χρωματογραφία λεπτής στιβάδας (Thin Layer Chromatography- TLC) 98
1.1.2. Χρωματογραφία στήλης (Column Chromatography) 100
2. Ταυτοποίηση Ενώσεων 103
2.1. Φασματοσκοπία Πυρηνικού Μαγνητικού Συντονισμού (NMR) 103
2.1.1. Χαρακτηριστικά στοιχεία φασμάτων NMR 105
2.1.2. Εφαρμογές φασματοσκοπίας NMR 108
2.2. Φασματομετρία Μαζών (MS) 109
2.2.1. Χαρακτηριστικά στοιχεία MS 110
2.2.2. Εφαρμογές Φασματομετρίας Μαζών 111
ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 112
Χορηγός
Βιβλιογραφική αναφορά
APA
Ονόματα συντελεστών
Αριθμός σελίδων
115 σ.
Λεπτομέρειες μαθήματος
item.page.endorsement
item.page.review
item.page.supplemented
item.page.referenced
Άδεια Creative Commons
Άδεια χρήσης της εγγραφής: Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 United States