![]() |
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИСТИНА ЦЭМИ РАН |
||
Фундаментальные исследования, которые относятся к научным приоритетам из Стратегии НТР РФ, обусловлены потребностью в разработке отечественных низкомолекулярных таргетных лекарственных средств, полученных химическим путем и удовлетворяющих требованиям, предъявляемым к кандидатам в лекарственные препараты. Проект направлен на решение актуальной комплексной междисциплинарной задачи – рациональный молекулярный дизайн, направленный синтез и расширенное исследование новых синтетических мультитаргетных (действующих на две и/или более биомишеней) химиотерапевтических средств, которые могут обладать не только высокой эффективностью, низкой неспецифической токсичностью, но и, что чрезвычайно важно, селективностью действия. Такие синтетические низкомолекулярные кандидаты в лекарственные средства должны удовлетворять требованиям для создания в РФ импортозамещающих препаратов для лечения социально-значимых заболеваний.
Fundamental research, which relates to the scientific priorities of the Strategy of the STD of the Russian Federation, is due to the need to develop domestic low molecular weight targeted drugs obtained by chemical means and satisfying the requirements for drug candidates. The project is aimed at solving the relevant complex interdisciplinary task - a rational molecular design, directed synthesis and advanced research of new synthetic multi-target (acting on two or more biological targets) chemotherapeutic agents, which can possess not only high efficiency, low non-specific toxicity, but also selectivity of action, which is extremely important. Such synthetic low molecular weight drug candidates must satisfy the requirements for creating import-substituting drugs for the treatment of socially significant diseases in the Russian Federation.
В результате реализации комплексной программы проекта будут получены новые результаты: 1. Будут разработаны синтетические подходы и получены новые мультитаргетные молекулы на основе комбинации различных химических платформ (стероидов и их аналогов, НПВП, металла, протекторного фрагмента, для которых доказана фармакологическая активность), и предложены пути оптимизации соединений-хитов, которые будут соответствовать требованиям получения лидеров - кандидатов в лекарственные средства; 2. Будут предложены механизмы мультитаргетного действия новых комбинированных веществ на молекулярном и клеточном уровнях на основе данных комплексного исследования (биотестирование с использованием белков-мишеней, клеточных линий, in vitro и ex vivo исследования). Будут изучены основные физико-химические характеристики новых соединений в условиях близких к физиологическим (гидролиз, растворимость, проникновение в клетку и др.). 3. Будут определены структурные компоненты, влияющие на фармакологические свойства, проведен SAR анализ для отобранных в результате работы соединений-лидеров.
В последние годы руководитель и исполнители проекта проводят интенсивные исследования по разработке методик получения и синтезу химических соединений на основе комплексов металлов и металлоорганических соединений, способных взаимодействовать со сложными биологическими мишенями [31-34]. Разработаны общие синтетические подходы к получению различных типов комплексов платины, рутения, золота, олова и биогенных металлов (Fe, Co, Cu, Ni, Zn) на основе реакций комплексообразования с различными органическими лигандами. Получены новые молекулярные системы, проявляющие свойства антипролиферативных агентов, цитостатиков, митопротекторов, протекторов окислительного стресса [39,40]. Разработаны новые синтетические подходы для конструирования металлоорганических комплексов, содержащих лиганды протекторного типа. Исследование in vitro цитотоксичности комплексов олова на клеточных линиях рака человека HCT116, MCF-7, A549 и на здоровых клетках фибробластов WI38 показало, что наибольшей цитотоксической активностью обладают производные трифенилолова, значения IC50 которых лежат в наномолярном диапазоне. Методом проточной цитофлуориметрии показано, что комплексы олова индуцируют апоптоз. С помощью метода совместного культивирования раковых и условно нормальных клеток обнаружена селективность действия комплексов олова по отношению к раковой клеточной линии A549 (карцинома легкого) по сравнению с нормальными клетками. Установлено, что природа заместителя в оловоорганическом соединении и полициклической кислоты определяет характер действия на пролиферацию клеток.
1. Будет осуществлен синтез и проведена оптимизация новых молекул, конструирование которых будет осуществлено по принципу комбинации химических платформ ряда цитотоксичных металлоорганических и координационных соединений со стероидными веществами и их аналогами и/или известными лекарственными препаратами противовоспалительного, мито- и цитопротекторного и действия для достижения требуемого набора фармакокинетических, фармакодинамических характеристик, необходимого соотношения липофильность-гидрофильность, стабильности и т.д. Будут наработаны экспериментальные образцы соединений-хитов и лидеров в количествах, требуемых для проведения первичных доклинических исследований. 2. Будут синтезированы новые соединения металлов (Pt, Sn и др.) с функционализированными стероидами, их аналогами и органическими лигандами, обладающими противовоспалительным и митопротекторным действием действием (аспирин, диклофенак и др.) (Схемы 2-6). 3. Будут детально исследованы гидролиз, реакционная способность и физико-химические и функциональные свойства новых соединений. 4. Будет проведены оценка окислительно-восстановительных свойств и изучена способность ингибировать ферменты липоксигеназу, ксантиноксидазу, тиоредоксинредуктазу, глутатионредуктазу.
грант РНФ |
# | Сроки | Название |
1 | 1 января 2022 г.-31 декабря 2022 г. | Комплексы металлов с физиологически активными модифицированными стероидами, их аналогами и НПВП как потенциальные цитостатики |
Результаты этапа: Работа выполнена в соответствии с планами на 2022 год. Цель - создание низкомолекулярных синтетических мишень-ориентированных молекул. Предложен способ создания комбинированных координационных соединений металлов и природных и/или модифицированных стероидов, а также известных лекарственных препаратов как кандидатов лекарственных средств антипролиферативного/цитостатического, противовоспалительного и/или цитопротекторного действия, способных селективно воздействовать на фармакологически значимые мишени. 1. Стероидные структуры Синтез комплексов на основе абиратерона Препарат Абиратерон (LOH) применяется в форме ацетата (LOAc) для лечения метастатического рака предстательной железы. Синтезированы две серии комплексов на основе абиратерона (LOH) и ацетата абиратерона (LOAc) с хлоридами диалкил/дифенил- и трифенилолова: R2SnCl2・LOH/LOAc и Ph3SnCl・LOH/LOAc взаимодействием растворов оловоорганических хлоридов в спирте с соответствующими лигандами в эквимолярном соотношении. Скрининг противоопухолевой активности методом МТТ комплексов на основе абиратерона на раковых клеточных линиях PC3, MCF-7, НСT116, A549 и нормальных клетках WI38 показал, что соединения проявляют цитотоксичность в диапазоне субмикромолярных концентраций. Обнаружено, что цитотоксичность комплексов Sn(IV) зависит от природы органической группы при атоме Sn и типа клеток (IC50 лежат в диапазоне 0,1—12,4 мкМ), что существенно ниже, чем для исходного LOAc (IC50 = 16,1-100 мкМ). Наиболее токсичным оказалось липофильное соединение Ph3SnCl・LOAc (IC50 = 0.12±0,03 мкМ, PC3). Исследование клеточного цикла Для исследования влияния соединений на клеточный цикл методом проточной цитофлуориметрии в культуру клеток рака толстого кишечника (HCT-116) вносили наиболее цитотоксичные соединения в концентрации IC50 (мкМ) по результатам МТТ теста и инкубировали в течение 24 ч. Мониторинг клеточного цикла демонстрирует распределение клеток между G1/G0-, S- и G2/M фазами клеточного цикла. Обнаружено, что оба комплекса олова с фрагментом абиратерона индуцируют остановку цикла в постсинтетический период, т.е. в фазу G2/M в период подготовки к митозу. Влияние на апоптоз Для изучения роли исследуемых соединений в механизме цитоксичности нами исследован апоптоз методом проточной цитофлуориметрии на примере клеточной линии HCT-116 (рак толстого кишечника). Процесс инкубации длился 24 часа. В ряду комплексов Sn с фрагментом абиратерона наиболее токсичные производные трифенилолова Ph3SnCl•LOAc, Ph3SnCl•LOH были протестированы на клетках рака толстого кишечника при HCT-116 в концентрации 0,6 мкМ. Соединения с трифенильными заместителями значительно индуцируют апоптоз. Общий процент апоптотических клеток составляет 44 и 38,3% для производных трифенилолова соответственно. Характерно, что максимум апоптотических клеток после обработки клеток наблюдается в позднем апоптозе (32,5 и 31,6%), по сравнению с контролем (необработанные клетки), для которого было детектировано 9% апоптотических клеток. Также был протестирован апоптотический профиль комплекса дибутил олова Bu2SnCl2•LOAc. Таким образом, комплексы олова как c фенильными, так и с бутильными заместителями существенно индуцируют апоптоз. Синтез коньюгата абиратерона и метионина. Нами разработана схема синтеза абиратерона, ацилированного метионином. В качестве исходного вещества был использован ранее полученный абиратерон, затем производилось ацилирование защищённой аминокислотой. Получен сложный эфир абиратерона и метионина с выходом 87%. Соединение 2 использовано для оценки его координирующей способности с оловоорганическим соединением. В спектре ЯМР 1H комплекса 3 наблюдаются сдвиги сигналов пиридинового фрагмента по сравнению с исходным лигандом 4, что указывает на комплексообразование между атома Sn и атома азота пиридинового цикла. Исследована антипролиферативная активность соединений 2, 3. Обнаружено, что цитотоксичность комплекса 3 зависит от типа раковых клеток (IC50 лежат в диапазоне 0,01—0,2 мкМ), что ниже, чем для исходных лигандов (IC50 = 2,6 -24,2 мкМ). Синтез 2-аминоэстрона. Из коммерчески доступного эстрона синтезирован 2-аминоэстрон с выходом 94%. Изучена радикал-связывающая активность соединения 6 в спектрофотометрическом ДФПГ тесте. Обнаружена высокая способность к переносу атома водорода к стабильному радикалу 2,2-дифенил-1-пикрилгидразилу. Значение ЕC50 для 6 составляет 0.02 мкМ. 2. Цитопротекторы Изучена антиоксидантная активность аналогов пропилгаллата (добавка Е310) содержащих три полифенольных фрагмента в сочетании с имидазолиновым кольцом, ввиду низкой токсичности эти соединения можно рассматривать в качестве антиоксидантов в биологических системах. Спектрофотометрический ДФПГ тест и электрохимические исследования позволяют оценить антиоксидантную активность в отношении двух активных форм кислорода (гидроксильный радикал и супероксид анион-радикала), играющих ключевую роль в воспалении. По данным спектрофотометрического ДФПГ теста соединения 7b, 7c продемонстрировали активность в 2,5 и 3,8 раза выше, чем у стандарта Тролокса. Окислительно–восстановительные свойства соединений 7a-c были исследованы методом циклической вольтамперометрии с использованием стеклоуглеродного электрода (GC). Соединения 7a, 7'a и 7c характеризуются наличием двух одноэлектронных необратимых анодных пиков, очевидно, соответствующих последовательному окислению фенольных фрагментов. С другой стороны, в случае соединения 7б в анодном диапазоне появились два контролируемых диффузией пика двухэлектронного окисления, и соответствующие пики восстановления наблюдались при обратном сканировании. 3. Фенольные антиоксиданты Для синтезированных ранее водорастворимых четвертичных аммонийных солей 8―10, содержащих пиридиновый и два 2,6-ди-трет-бутил-фенольных фрагмента оценена восстанавливающая способность методом FRAP и Fe2+-хелатирующая активность. В методе FRAP, основанном на способности соединений восстанавливать ионы Fe+3 в комплексе с гексоцианоферратом калия, оценена активность соединений 8—10, измеренная в эквивалентах водорастворимого аналога витамина Е - тролокса (TEACFRAP). Соединения обладают восстановительной активностью в 2.5—5 раз ниже эталона тролокса. Способность соединений хелатировать переходные металлы, катализирующие реакцию Фентона, приводящую к образованию гидроксильного радикала, рассматривается как индивидуальный вид антиоксидантной активности. В работе хелатирующая активность солей 8-10 оценена по их способности связывать ионы Fe2+. Показано, что соединения обладают большей хелатирующей активностью, чем ионол, но вдвое меньшей (36—45%), чем стандарт ЭДТА (100%). Высокая активность аммониевой соли с орто-пиридинильным фрагментом 10 позволяет рассматривать данное соединение в качестве эффективного ингибитора окислительных процессов. 4. Исследование антиметастатической активности На примере бис(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенилтиолата) диметилолова (11) проведен сравнительный анализ фармакологической активности при различных методиках введения животным (крысы) -опухоленосителям меланомы В16. В исследовании использованы 3 режима введения: Соединение Ме-3 вводили в суммарной дозе 375 мг/кг в течение 5 суток внутрибрюшинно 1 раз в сутки. В результате выявлен максимально эффективный режим дозирования оловоорганического соединения – «классический» по З.П. Софьиной (через 48 часов после трансплантации опухолевых клеток). Доказана способность оловоорганического соединения 11 ингибировать процесс метастазирования опухоли и умеренно воздействовать на уже существующие метастазы. Таким образом, бис(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенилтиолат) диметилолова можно отнести к модификаторам метаболизма клеток опухолевого процесса и условно здоровых клеток организма. | ||
2 | 1 января 2023 г.-31 декабря 2023 г. | Комплексы металлов с физиологически активными модифицированными стероидами, их аналогами и НПВП как потенциальные цитостатики |
Результаты этапа: Работа выполнена в соответствии с планами на 2023 год. 1. Комплексы металлов со стероидной структурой в лиганде 1.1. Карбоксилаты олова на основе холановых кислот Разработка потенциальных фармакологических агентов нацелена на снижение побочного действия на здоровые клетки, для этого предложено вводить в структуру соединений стероидный остов, обладающие доказанным действием при лечении гиперхолестеринемии. На основе стероидных кислот (холевой, дезоксихолевой и литохолевой) получены карбоксилаты олова 1-12. Цитотоксическое действие соединений олова 1-12, исходных желчных кислот исследовали на раковых клеточных линиях человека и нормальных клетках фибробластов легкого в МТТ-тесте. Исходные желчные кислоты не проявляли какой-либо цитотоксической активности. Цитотоксическая активность производных увеличивается в ряду Me<Et<t-Bu<Ph. Вероятно, более высокая активность производных с трет-бутильными и фенильными группами объясняется их более высокой липофильностью. Таким образом, производные ди-трет-бутил- (3, 7, 11) и дифенилолова (4, 8, 12) продемонстрировали высокую цитотоксичность по отношения к большинству раковых клеточных линий, что делает их наиболее перспективными кандидатами для детального изучения. 1.2. Комплексы металлов на основе абиратерона Синтезированы новые комплексы Cu, Co, Zn 13-15 на основе противоракового лекарственного препарата ацетата абиратерона. Методом РСА установлено молекулярное строение комплекса кобальта 14, атома кобальта координирован с двумя лигандами через атом азота пиридинильного фрагмента. Изучена стабильность исходного AbOAc и комплексов 13-15 в водном растворе (фосфатный буфер, pH = 5.5, pH = 7.4) для моделирования процесса гидролиза в опухолевых и нормальных клетках. В спектрах поглощения соединений наблюдалось уменьшение оптической плотности с течением времени, что, вероятно, связано с их гидролизом. Время полупревращения соединений 13-15 и AbOAc при гидролизе в кислой среде оказалось ниже, чем в нейтральной. Антипролиферативная активность соединений 13-15 и ацетата абиратерона AbOAc изучена на опухолевых клетках и нормальных клетках WI38 с помощью МТТ-теста. Обнаружено, что значения IC50 (лежат в диапазоне 10-30 мкМ) полученных соединений в отношении клеток HCT-116, MCF7, A549 и WI38 сопоставимы с таковыми для цисплатина. На линии рака предстательной железы PC3 соединения демонстрируют более высокую активность по сравнению с лигандом AbOAc. Мониторинг клеточного цикла методом проточной цитофлуориметрии продемонстрировал остановку клеточного цикла в фазе G0/G1- фазе синтеза РНК белков. Активация каспазы 3/7 является отличительной чертой апоптоза. С целью установления возможного механизма действия наиболее цитотоксичных соединений из ранее полученных оловоорганических комплексов с цетатом абиратерона и свободного абиратерона (AbOH) было исследовано их влияние на активацию каспаз. Обнаружено, что большинство клеток (48,9% (Ph3SnCl・AbOAc) и 46,5% (Ph3SnCl・AbOН) находятся в стадии позднего апоптоза или погибают в результате апоптотических механизмов. 2. Комплексы Pt и Sn с фрагментом препарата ионол Получена серия соединений платины 16-19, содержащих фрагмент 2,6-ди-трет-бутилфенола. Исследована их антиоксидантная активность в ДФПГ и CUPRAC-тестах. Показано, что соединение R-Pt(PPh3)2SnCl3 является более активным, чем известный антиоксидант ионол и тролокс. Обнаружено, что соединение R-Pt(PPh3)2SnCl3 является более активным восстановителем по сравнению с комплексом R-Pt(PPh3)2Br в CUPRAC тесте. Значение EC50 для него сопоставимо с ионолом. Можно сделать предположение о том, что наличие платины несколько снижает антиоксидантную активность фенолов. Обнаружено, что, в отличие от цисплатина, полученные соединения обладают меньшей антипролиферативной активностью за счет введения антиоксидантного фенольного фрагмента. Это открывает возможность дальнейшего исследования данных соединений платины как потенциальных противоопухолевых препаратов с более мягким действием на организм. 3. Карбоксилаты олова с фрагментами антиоксиданта тролокс Тролокс (6-гидрокси-2,5,7,8-тетраметилхроман-2-карбоновая кислота) представляет собой водорастворимый аналог витамина Е и применяется в качестве стандарта при оценке антиоксидантной активности веществ. Синтезированы новые комплексы олова 20, 21 с фрагментами тролокса для снижения токсичности и проявления антиоксидантного эффекта. Радикал-связывающая активность соединений изучена в ДФПГ- и NBT-тестах, а способность соединений к одноэлектронному восстановлению исследована с помощью CUPRAC-теста. Установлено, что комплексы 20 и 21 проявляли значительную радикал-связывающую активность, что связано с выраженными антиоксидантными свойствами фрагмента тролокса в комплексах. Также изучено ингибирующее влияние полученных соединений на фермент липоксигеназу LOX 1-В. Активность соединений как ингибиторов липоксигеназы выражалась степенью ингибирования I (%) - накопления гидропероксидов после 30 мин инкубации с 1 мМ тестируемых соединений. Производное ди-трет-бутилолова 21 проявляло умеренную ингибирующую активность, а комплекс диэтилолова 20 ускорял образование гидропероксидов линолевой кислоты. Вероятно, данное поведение, как и в предыдущем тесте, связано с физико-химическими особенностями процесса. 4. Тиолаты Sn(IV) Синтезированы бис-тиолаты олова 22-25 с гетероциклическими тиоамидами или 2,6-ди-трет-бутил-4-гидроксифенилмеркаптофенолом. Методом РСА установлено молекулярное строение комплексов 22, 23, 25, содержащих 2-меркаптобензоксазол, 2-меркаптобензотиазол и 2,6-ди-трет-бутил-4-меркаптофенол. Несмотря на одинаковый стехиометрический состав и в целом сходную локальную симметрию, в комплексах 22, 23 и 25 координационное окружение атома олова существенно различается. В комплексах 22 и 23, помимо ожидаемых связей Sn-C и Sn-S, наблюдается дополнительная координация с атомом азота в гетероциклах. На наличие взаимодействия Sn…N указывает не только расстояние (2.792(1)-2.911(1)Å), что может быть следствием вынужденного сокращения контакта, но и существенное увеличение валентного угла C-Sn-C до 133.15(9)-134.84(19) в 22 и 23, по сравнению с 25. Способность комплексов 22-25 ингибировать фермент липоксигеназу была исследована в реакции окисления линолевой кислоты при действии липоксигеназы LOX 1-B. Комплексы 22-25 демонстрируют умеренную ингибирующую активность по отношению к LOX 1-B. Соединением-хитом является производное бензоксазола 22, в то время как комплекс 2-меркаптобензимидазола 24 проявил наименьшую активность. Антипролиферативные свойства соединений исследованы с помощью МТТ-теста как на раковых, так и на здоровых клетках. Обнаружено, что значения IC50 для полученных соединений в отношении клеток HCT-116, MCF-7, A-549 и WI-38 существенно зависят от природы лиганда. Наибольшей антипролиферативной активностью обладает комплекс бензаимидазола 24, активность которого на 2 порядка выше таковой для цисплатина на линии рака предстательной железы PC3. Обнаружено, что введение антиоксидантного фрагмента 2,6-ди-трет-бутилфенола в структуру комплекса 25 снижает цитотоксичность комплекса по сравнению комплексами с гетероциклическими тиоамидами в зависимости от типа клеточной линии на 1-2 порядка. |
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".