Σχεδιασμός, σύνθεση και βιολογική δράση φαινυλαμινοπυριμιδινών - αναλόγων του φαρμάκου Glivec – ως δραστικών και εκλεκτικών αναστολέων πρωτεϊνικών κινασών

Abstract

Protein kinases are enzymes that modify other proteins by chemically adding phosphate groups to them and therefore playing a special role in nearly every aspect of cell biology. In the search for low-molecular weight therapeutic agents to treat cancers and other diseases, protein kinases have become attractive targets.Glivec (Imatinib), a clinically important ATP analogue inhibitor that targets the tyrosine kinase domain of the intracellular Abl-Bcr, has revolutionized the treatment of chronic myeloid leukaemia, which is caused by the oncogene Bcr–Abl. As a leading kinase inhibitor, glivec (imatinib) also provides an excellent model system to investigate how changes in drug design impact biological activity.In the present PhD thesis we describe the design, synthesis, and biological evaluation of a new series of phenylaminopyrimidines, structurally related to imatinib, which have in some cases greater activity and selectivity against several protein kinases (Abl-Bcr, KIT, FMS, CDK2/A, B-Raf, PDGFR etc) due to alterations of the phenyl, pyridine and N-methylpiperazine rings: a) lack of the N-methylpiperazine group, b) repositioning of nitrogen in its pyridyl moiety, 2- or 4-position, at the 4-position of the pyrimidine, c) repositioning of the methyl group, d) repositioning of the amide function at the phenyl ring and the incorporation of different groups at the final phenyl ring.The new compounds provide a platform for further drug development against the therapeutically important receptor family PDGF, and they also provide insight into alternative ways of engineering drugs with altered biological activity.Another objective of the present PhD thesis was to provide an improved process for the preparation of the imatinib analogues, overcoming the difficulties of the synthetic process described in patents of the Novartis Company. By our synthetic method the inhibitors were isolated much easier and also obtained in higher yields compared to the Novartis synthetic method. All the 48 new inhibitors described herein were fully characterized by IR, 1H NMR, 13C NMR spectroscopy, as well as by high resolution mass spectrometry.

Οι πρωτεϊνικές κινάσες είναι ένζυμα που καταλύουν τη μεταφορά της τελικής φωσφορικής ομάδας του ATP σε συγκεκριμένες πρωτεΐνες, διαδραματίζοντας ως εκ τούτου σπουδαίο ρόλο σε όλες σχεδόν τις κυτταρικές διεργασίες. Στην έρευνα για την ανάπτυξη μορίων μικρού μοριακού βάρους έναντι του καρκίνου και άλλων ασθενειών, οι πρωτεϊνικές κινάσες αποτελούν ελκυστικούς στόχους και η αναστολή τους έχει αναγνωριστεί ως μία καινοτόμα θεραπευτική προσέγγιση, καθώς ορισμένες εξ αυτών συμβάλλουν, μεταξύ άλλων, στην εμφάνιση ασθενειών, συμπεριλαμβανομένου του καρκίνου.Το φαρμακευτικό σκεύασμα Glivec (Imatinib), ένας κλινικά σπουδαίος ανταγωνιστής του ATP που στοχεύει και αναστέλλει τη δράση της ενδοκυτταρικής Abl-Bcr πρωτεϊνικής κινάσης, υπεύθυνης για την εμφάνιση της λευχαιμίας, αποτελεί πλέον μία σημαντική-επαναστατική πρόοδο στην αντιμετώπιση της Χρόνιας Μυελογενούς Λευχαιμίας. Ως πρότυπο αναστολέα πρωτεϊνικής κινάσης, το φαρμακευτικό σκεύασμα Glivec (Imatinib) προσφέρεται ως ένα εξαίρετο μοντέλο για τη διερεύνηση των μετατροπών και την επίδρασή τους στη βιολογική δραστικότητα διαφόρων πρωτεϊνικών κινασών.Στην παρούσα διδακτορική διατριβή περιγράφεται ο σχεδιασμός, η σύνθεση και ο βιολογικός έλεγχος νέων παραγώγων της φαινυλοαμινοπυριμιδίνης, αναλόγων του φαρμακευτικού σκευάσματος Glivec (Imatinib), τα οποία σε ορισμένες περιπτώσεις παρουσιάζουν μεγαλύτερη δράση και εκλεκτικότητα έναντι συγκεκριμένων πρωτεϊνικών κινασών (Abl-Bcr, KIT, FMS, CDK2/A, B-Raf, PDGFR κ.ά), ως απόρροια όλων των μετατροπών: α) απομάκρυνση του Ν-μεθυλοπιπεραζινικού δακτυλίου, β) σύνδεση της πυριδίνης (Α) στην 4-θέση του πυριμιδινικού δακτυλίου (Β), εκτός της 3-θέσης, στη 2- και στην 4-θέση, γ) σύνδεση της μεθυλομάδας, εκτός της 6-θέσης, στη 2- και στην 4-θέση ως προς τη δευτεροταγή αμινομάδα, δ) εισαγωγή του αμιδικού δεσμού σε διαφορετική θέση και εισαγωγή διαφόρων υποκαταστατών στον τελικό αρωματικό δακτύλιο (βενζολικό).Οι νέες ενώσεις προσφέρουν ένα δομικό μοτίβο για περαιτέρω ανάπτυξη αναστολέων έναντι της σπουδαίας οικογένειας υποδοχέων των πρωτεϊνικών κινασών PDGF, καθώς και εναλλακτική οδό και για το σχεδιασμό φαρμάκων με εκλεκτική βιολογική δράση έναντι άλλων πρωτεϊνικών κινασών.Επιπλέον, στο πλαίσιο της παρούσας διδακτορικής κατέστη εφικτή η ανάπτυξη μιας αποδοτικότερης και απλούστερης μεθόδου σύνθεσης αναλόγων του φαρμακευτικού σκευάσματος Glivec, σε σχέση με τη μέθοδο σύνθεσης όπως αυτή περιγράφεται στην κατοχύρωση της Φαρμακοβιομηχανίας Novartis, με τη βελτιστοποίηση των συνθηκών και των αποδόσεων διαφόρων σταδίων. Όλες οι νέες ενώσεις έχουν χαρακτηρισθεί πλήρως (IR, 1H-NMR, 13C-NMR, φάσματα μαζών υψηλής ευκρίνειας/ESI-HRMS).