Ο καρκίνος είναι πολυπαραγοντική ασθένεια και η θεραπευτική αντιμετώπισή του μελετάται εντατικά, με σκοπό τη βελτίωση της αποτελεσματικότητας και την αύξηση του προσδόκιμου επιβίωσης των ασθενών. Χαρακτηρίζεται από γενετικές αλλαγές που επηρεάζουν τη λειτουργία του κυτταρικού κύκλου, προκαλώντας τον ανεξέλεγκτο πολλαπλασιασμό των κυττάρων. Τα αντικαρκινικά φάρμακα κατατάσσονται σε διάφορες κατηγορίες, ανάλογα με το μηχανισμό δράσης τους σε μοριακό επίπεδο.
Έχει βρεθεί ότι τα καρκινικά κύτταρα εμφανίζουν συχνά μεταλλάξεις των πρωτεϊνικών κινασών, ενζύμων που καταλύουν την φωσφορυλίωση πρωτεϊνών, δηλαδή τη μεταφορά φωσφορικών ομάδων από ΑΤΡ σε κάποια άλλη πρωτεΐνη του σηματοδοτικού μονοπατιού, οδηγώντας τελικά στη ρύθμιση μεταγραφικών παραγόντων. Αυτό αποτέλεσε το έναυσμα για την ανάπτυξη αναστολέων πρωτεϊνικών κινασών, δηλαδή φαρμάκων μικρού μοριακού βάρους που ανταγωνίζονται το ΑΤΡ στη θέση πρόσδεσής του στο ενεργό κέντρο του ενζύμου. Καθώς οι κινάσες υπερεκφράζονται σε πολλά είδη καρκίνου, οι αναστολείς πρωτεϊνικών κινασών καταστέλλουν σηματοδοτικές οδούς που σχετίζονται με τον ανεξέλεγκτο πολλαπλασιασμό των κυττάρων.
Μεταξύ των ενώσεων που ασκούν αξιόλογη αντικαρκινική δράση ή αναπτύσσονται ως αναστολείς πρωτεϊνικών κινασών, σημαντική θέση καταλαμβάνουν κατάλληλα υποκατεστημένα παράγωγα αζαϊνδολίου, που διαθέτουν δομική αναλογία προς τις βιολογικά ενεργές πουρίνες. Αρκετά παράγωγα 7-αζαϊνδολίου έχουν δείξει ισχυρή αντικαρκινική δράση και αξιολογούνται κλινικά, ενώ ένα εξ αυτών έχει πάρει έγκριση κυκλοφορίας έναντι του μεταστατικού μελανώματος.
Η ερευνητική μας ομάδα έχει προχωρήσει στην ανακάλυψη νέων κυτταροτοξικών ενώσεων με δομή ανάλογη των πουρινών. Τα ανάλογα αυτά φέρουν έναν δικυκλικό ετεροαρωματικό δακτύλιο με ένα ή δύο άτομα αζώτου και εμφανίζουν χαμηλές τιμές IC50 ως προς την αναστολή πρωτεϊνικών κινασών. Από την έρευνα αυτή έχουν προκύψει σχέσεις δομής-δράσης που εφαρμόστηκαν στην παρούσα εργασία και αφορούν όχι μόνο στον βασικό σκελετό, αλλά και στο είδος και τη θέση των υποκαταστατών των δακτυλίων.
Στην παρούσα διπλωματική εργασία επιλέξαμε να χρησιμοποιήσουμε ως κεντρικό πυρήνα το 6-αζαϊνδόλιο (πυρρολο[2,3-c]πυριδίνη) και να υποκαταστήσουμε τη θέση 3 με αμινοακετυλο- ή καρβοξαμιδο- υποκαταστάτες, καθώς και τη θέση 7 με αρυλαμινο-υποκαταστάτες. Σκοπός είναι να μελετήσουμε την επίπτωση στην κυτταροτοξική δράση της παρουσίας αμινικής αλειφατικής υποκατάστασης επί καρβονυλομάδας συνδεδεμένης απευθείας στη θέση 3 του αρωματικού συστήματος, ενώ διατηρήσαμε την ευνοϊκή για τη δράση 7-αρυλαμινοϋποκατάσταση.
Συνολικά συντέθηκαν δεκαεννέα (19) νέα 7-αρυλαμινο-παράγωγα του 6 -αζαϊνδολίου, επτά (7) από τα οποία φέρουν 3-αμινοακετυλο-υποκατάσταση, επτά (7) φέρουν 3-καρβοξαμιδο-υποκατάσταση και πέντε (5) φέρουν 3-ακετυλο-υποκατάσταση. Η σύνθεση των νέων μορίων έχει γίνει με τρεις συνθετικές πορείες και συνολικά συντέθηκαν έντεκα (11) ενδιάμεσα μόρια, εκ των οποίων τα έξι (6) είναι πρωτότυπες ενώσεις. Χρησιμοποιήθηκαν κλασικές μέθοδοι σύνθεσης, αλλά εξερευνήθηκε και η δυνατότητα χρήσης ακτινοβολίας μικροκυμάτων για την κοινή τελική αντίδραση των συνθετικών πορειών, η οποία βελτίωσε την απόδοση.
Ο έλεγχος της κυτταροτοξικής δράσης των νέων μορίων έγινε με τη μέθοδο ΜΤΤ και αξιολογήθηκε η ικανότητά τους να αναστέλλουν τον κυτταρικό πολλαπλασιασμό καρκινικών κυττάρων ανθρώπινης προέλευσης, ενώ παράλληλα μελετήθηκε και η επίδρασή τους έναντι φυσιολογικών κυττάρων.
Έγινε φανερό ότι τα καρβοξαμιδικά παράγωγα δεν εμφανίζουν ενδιαφέρουσα δράση στις δύο καρκινικές κυτταρικές σειρές που δοκιμάστηκαν και στερούνται επίσης τοξικότητας έναντι της φυσιολογικής σειράς. Τα πλέον αξιόλογα αποτελέσματα αφορούν στα αμινοακετυλο-παράγωγα, αρκετά από τα οποία εμφανίζουν δραστικότητα σε χαμηλό μικρομοριακό επίπεδο έναντι της μίας ή και των δύο καρκινικών σειρών, ενώ παράλληλα έχουν χαμηλή τοξικότητα έναντι της φυσιολογικής σειράς, καθιστώντας έτσι δυνατή την ενδεχόμενη περαιτέρω αξιοποίησή τους. Τέλος από τα 3-ακετυλοϋποκατεστημένα παράγωγα, ένα έδειξε ικανοποιητική δράση, εφάμιλλη των αμινοακετυλο-αναλόγων και ένα διατήρησε τη δραστικότητα στη μία από τις δύο καρκινικές κυτταρικές σειρές.
(EL)
Cancer is a multifactorial disease and its treatment is being studied intensively in order to improve the effectiveness and increase the survival rate of patients. It is characterised by genetic changes that affect the functioning of the cell cycle, causing uncontrolled cell proliferation. Anticancer drugs are classified into several categories, depending on their mechanism of action at the molecular level.
It has been found that cancer cells often exhibit mutations in protein kinases, enzymes that catalyse protein phosphorylation, which is the transfer of phosphate groups from ATP to another protein in the signaling pathway, ultimately leading to the regulation of transcription factors. This triggered the development of protein kinase inhibitors, small molecular weight drugs that compete with ATP at its binding site in the active site of the enzyme. As kinases are overexpressed in many cancers, protein kinase inhibitors suppress signaling pathways associated with uncontrolled cell proliferation.
Among the compounds that exert significant anticancer activity, or are being developed as inhibitors of protein kinases, a substantial amount are suitably substituted azaindole derivatives, which are structural analogs to biologically active purines. Several 7-azaindole derivatives have shown potent anticancer activity and are being clinically evaluated, and one of them has received marketing approval against metastatic melanoma.
Our research team has advanced in the discovery of new cytotoxic compounds bearing structural similarity to biologically active purine derivatives. The central bicyclic azaheterocycle is usually a pyrazolo- or pyrrolopyridine, bearing suitable substitution patterns. Several compounds were found to be endowed with interesting antiproliferative activity, and among them certain compounds exhibit low IC50 values concerning inhibition of protein kinases. Structure-activity relationships have been derived from this research and have been taken under consideration in the present work in the design of the basic skeleton, as well as to the nature and position of the ring substituents.
In this thesis we have chosen to use 6-azaindole (pyrrolo[2,3-c]pyridine) as the basic heterocyclic core. We substituted position 3 with aminoacetyl- or carboxamido- substituents, and position 7 with arylamino-substituents. The aim is to study the impact on cytotoxic activity of the presence of an amine aliphatic substitution on a carbonyl group directly linked to position 3 of the aromatic system, while maintaining the activity-favourable 7-arylamino substitution.
A total of nineteen (19) new 7-arylamino derivatives of 6-azaindole were synthesized, among them, seven (7) bear 3-aminoacetyl substitution, seven (7) bear 3-carboxamido substitution and five (5) bear 3-acetyl substitution. The new molecules have been synthesized using three synthetic pathways and a total of eleven (11) intermediates have been synthesized, while six (6) of them are novel compounds. Classic synthetic methods were used, while the possibility of using microwave irradiation for the shared final reaction of the synthetic pathways was also explored, which improved the yield of the reaction.
The cytotoxic activity of the novel compounds was tested using the MTT method and their ability to inhibit cell proliferation of human cancer cells was evaluated, while their effect against normal cells was also studied.
It became apparent that the carboxamide derivatives do not show interesting activity against both cancer cell lines tested and also lack toxicity against the normal cell line. The most remarkable results concern the aminoacetyl derivatives, several of which show activity at the low micromolar level against one or both cancer cell lines, while having low toxicity against the normal cell line, thus highlighting their potential for further exploration. Finally, among the 3-acetyl substituted derivatives, one showed satisfactory activity comparable to the aminoacetyl analogues and one retained activity in one of the cancer cell lines.
(EN)
/aggregator-openarchives/portal/institutions/uoa
