Σχεδιασμός, σύνθεση και βιολογικός έλεγχος νέων βιοδραστικών ενώσεων, αναλόγων της Νιλοτινίβης (Νilotinib) και της Ιματινίβης (Ιmatinib) ως αναστολέων πρωτεϊνικών κινασών και της πολυμεράσης της πόλυ­(ΑDP­ριβόζης) (PARP)­: ανάπτυξη νέας βελτιωμένης ολικής σύνθεσης του αναστολέα Rucaparib

Abstract

Protein kinase are enzymes that modifies other proteins by adding phosphate group from ATP to them, a process which is called phosphorylation. Kinases are known to mediate and regulate the majority of cellular pathways, including survival, proliferation, transcription, differentiation, apoptosis and many other cellular processes. Phosporylation of proteins results in a functional change of the target substrate of protein via the alteration of the enzyme activity. Deregulation of protein kinases lead to alterations in functions of these enzymes which may launch series of pathological diseases and cancer, including malignant disorders such aschronic myeloid leukemia, gastrointestinal stromal tumors as well as non-malignant diseases. There are indisputable evidence that protein kinases are a validated drug targets for treatment of various diseases including cancer. The tremendous appeal for development of small low-molecule weight inhibitors as a therapeutic agents against many diseases constitutes a major target by many companies. Beyond the role of protein kinases in cellular processes, a very important family of proteins are poly(ADP-ribose)polymerases, PARPs. These polymerases are enzymes that catalyze the synthesis of negatively charged and branched polymers of ADP ribose (PAR) attached to other proteins, using as a substrate NAD+. Another objective of this present Phd thesis is stated the design, synthesis, biological evaluation of a new series of analogues of Nilotinib and Imatinib, which constitute structurally related compounds to Tasigna and Gleevec with specific modifications. Besides the mentioned before modifications on the primary structrure of Nilotinib and Imatinib, another major aim of the present PhD thesis is to provide a more effective and low cost total improved synthesis for the preparation of the imatinib and nilotinib analogues, compared to the described synthetic process by Novartis. We achieved a higher overall yield and a low cost synthetic process in which all the intermediate compounds and also the final compounds were easily isolated and obtained in higher yields compared to Novartis synthetic process. Finally, the new inhibitors were purified with column chromatography, considering that it is obligatory a high purity of them in the biological tests and were fully characterized by IR, 1H-NMR, 13C-NMR spectroscopy and high resolution mass spectrometry (ESI-HRMS).

Οι πρωτεϊνικές κινάσες είναι ένζυμα που τροποποιούν άλλες πρωτεΐνες, προσθέτοντας τους φωσφορική ομάδα από το ΑΤΡ, μια διαδικασία που ονομάζεται φωσφορυλίωση. Οι κινάσες μεσολαβούν και ρυθμίζουν την πλειοψηφία των κυτταρικών μονοπατιών, συμπεριλαμβανομένου αυτού της επιβίωσης, πολλαπλασιασμού, μεταγραφής, διαφοροποίησης, απόπτωσης καθώς και άλλες κυτταρικές διεργασίες. Η φωσφορυλίωση των πρωτεϊνών έχει ως αποτέλεσμα την τροποποίηση της λειτουργίας του υποστρώματος της πρωτεΐνης μέσω της αλλαγής της ενζυμικής δραστηριότητας. Ωστόσο, η απορρύθμιση των πρωτεϊνικών κινασών οδηγεί σε τροποποιήσεις των ενζυμικών λειτουργιών, γεγονός που δυνητικά επάγει μια σειρά παθολογικών ασθενειών, συμπεριλαμβανομένων και κακοήθων ασθενειών, όπως η χρόνια μυελογενής λευχαιμία, στρωματικοί όγκοι του πεπτικού, αλλά και διάφορες μη κακοήθεις ασθένειες. Υπάρχουν μη αμφιλεγόμενα στοιχεία που καταδεικνύουν ότι οι πρωτεϊνικές κινάσες αποτελούν στόχους για τη θεραπεία πολυποίκιλων ασθενειών, όπως ο καρκίνος. Αποτελούν ελκυστικούς στόχους από πολλές φαρμακευτικές εταιρίες για την ανάπτυξη αναστολέων μικρού μοριακού βάρους ως θεραπευτικών παραγόντων κατά των διαφόρων ασθενειών που προκαλούν οι κινάσες. Πέρα από το ρόλο των πρωτεϊνικών κινασών στις κυτταρικές διεργασίες, θα γίνει αναφορά σε μια πολύ σημαντική οικογένεια πρωτεϊνών, που είναι πολυμεράσες της πόλυ-(ΑDP ριβόζης) (PARPs). Οι συγκεκριμένες πολυμεράσες είναι ένζυμα που καταλύουν τη σύνθεση αρνητικά φορτισμένων και διακλαδισμένων πολυμερών της ΑDP ριβόζης (PAR), τα οποία προσαρτώνται σε πρωτεΐνες στόχους, χρησιμοποιώντας ως υπόστρωμα το ΝΑD+. Ένα επιπλέον αντικείμενο μελέτης της παρούσας διδακτορικής διατριβής για τη σύνθεση αναστολέων κινασών αποτελεί ο σχεδιασμός, η σύνθεση και ο βιολογικός έλεγχος νέων αναλόγων Νilotinib και Ιmatinib, και δη ισοστερικών ενώσεων που σχετίζονται δομικά με τα συγκεκριμένα φαρμακευτικά σκευάσματα, μετά από συγκεκριμένες τροποποιήσεις. Ένας επιπρόσθετος στόχος της παρούσας διδακτορικής διατριβής αποτελεί η ανάπτυξη μιας αποδοτικότερης, χαμηλού κόστους ολικής συνθετικής πορείας για την Παρασκευή των νέων αναλόγων του Νilotinib και Ιmatinib, εν συγκρίσει με την πορεία που προτάθηκε και κατοχυρώθηκε από την εταιρεία Νovartis. Αναπτύχθηκε μια ολική συνθετική πορεία χαμηλού κόστους και με υψηλότερη συνολική απόδοση, κατά την οποία όλες οι ενδιάμεσες ενώσεις και τα τελικά προϊόντα, εν δυνάμει αναστολείς πρωτεϊνικών κινασών, απομονώθηκαν εύκολα και σε υψηλές αποδόσεις σε σχέση με την συνθετική πορεία της εταιρείας Νοvartis. Τέλος, όλες οι τελικές ενώσεις, εν δυνάμει αναστολείς ταυτοποιήθηκαν πλήρως με όλες τις σύγχρονες φασματοσκοπικές τεχνικές (IR, 1H-NMR, 13C-NMR και φάσματα μάζας υψηλής ευκρίνειας/ΕSI-HRMS), απομονώθηκαν δε σε υψηλή αναλυτική καθαρότητα, 99% και άνω, μέσω χρωματογραφίας στήλης.