Σχεδιασμός και σύνθεση νέων λιπόφιλων χηλικών παραγόντων με αντιική και αντιπαρασιτική δράση

Abstract

The present PhD thesis describes the design and synthesis of new molecules that bear a bidental metal binding functional group, which can act as potent metalloenzyme inhibitors with antiparasitic and antiviral activity. The description of the present work is divided into two parts. The first part comprises of a series of hydantoin analogues which are substituted with the carbohydroxamic acid group, and they exhibit activity against the flagellate parasites T. brucei and T. cruzi. The design of these compounds was based on previous studies and publications of our research group, which showed that the introduction of the acetohydroxamic acid moiety on the imide nitrogen atom of lipophilic spirocarbocyclic 2,6-dicetipeperazines, leads to derivatives that have significant trypanocidal activity. In detail, acetohydroxamic acids bearing an ethyl or a benzyl group on the amide nitrogen atom of the hydantoin ring, acetohydroxamic acids, incorporated into the N1-alicyclic/aryl hydantoin ring, N-hydroxypropanamidic compounds and glycine hydroxamate analogues were synthesized. Considering the approach to further exploit metal ion complexing properties of compounds against more than one microorganism and the fact that several metal chelating agents with anti-HCV activity have been reported in the literature, the new synthetic analogues were tested for their effect on HCV RNA replication and other re-emerging Flaviviruses, within the Flaviviridae family. The new analogues exhibited antitrypanosomal potency against T. brucei with EC50 values, ranging from 8 nM to 31.8 μM and remarkable selectivity indices. Furthermore, most compounds display activity in nanomolar to micromolar range against two different HCV subgenomic replicons, and some of them are active against one or more Flaviviruses. The second part includes the synthesis of a series of N-hydroxypyridinediones (HPDs), described as HBV RNaseH inhibitors. The concept derived from the ability of certain compounds, which bear the N-hydroxyimidic moiety to inhibit HBV replication. In this way, HPDs conjugated to arylamines, arylalkylamines and hydroxylamines were synthesized, which preferentially suppress the synthesis of plus-polarity DNA strand in HBV replicating cells. Twenty-two compounds were tested for their activity against HBV replication in culture, and twenty of them proved active, possessing submicromolar to low micromolar EC50 values. By synthesizing these new HPDs, an improvement in the therapeutic index of the lead compound was achieved, with no simultaneous suppression of the human enzyme, huRNaseH1.

Η παρούσα διδακτορική διατριβή περιγράφει το σχεδιασμό και τη σύνθεση νέων μορίων που φέρουν δισχιδή χηλικό υποκαταστάτη συμπλοκοποίησης μετάλλων, τα οποία μπορούν να δράσουν ως ισχυροί αναστολείς μεταλλοενζύμων με αντιπαρασιτική και αντιική δράση. Το περιεχόμενο αυτής της εργασίας κατανέμεται σε δύο μέρη. Το πρώτο μέρος περιλαμβάνει μια σειρά υδαντοϊνικών αναλόγων, τα οποία είναι υποκατεστημένα με την καρβοϋδροξαμική ομάδα και επιδεικνύουν δράση έναντι των μαστιγοφόρων παρασίτων Τ. brucei και T. cruzi. Ο σχεδιασμός αυτών των ενώσεων βασίστηκε σε προηγούμενες μελέτες και δημοσιεύσεις της ερευνητικής μας ομάδας, οι οποίες έδειξαν ότι η εισαγωγή της ακετοϋδροξαμικής ομάδας επί του ιμιδικού ατόμου του αζώτου λιπόφιλων σπειροκαρβοκυκλικών 2,6-δικετοπιπεραζινών, οδηγεί σε ανάλογα με σημαντική αντιτρυπανοσωμιακή δράση. Αναλυτικά, συντέθηκαν ακετοϋδροξαμικά οξέα, που φέρουν αιθυλομάδα ή βενζυλομάδα επί του αμιδικού αζώτου του υδαντοϊνικού δακτυλίου, ακετοϋδροξαμικά οξέα ενσωματωμένα στο δακτύλιο Ν1-αλεικυκλικών/αρυλ υδαντοϊνών, Ν-υδροξυπροπαναμιδικές ενώσεις και γλυκινοϋδροξαμικά οξέα. Λαμβάνοντας υπ' όψιν την προσέγγιση για περαιτέρω εκμετάλλευση ενώσεων, που δεσμεύουν μεταλλικά ιόντα σε περισσότερους από έναν μικροοργανισμούς και ότι αρκετοί χηλικοί παράγοντες με anti-HCV δράση έχουν αναφερθεί στη βιβλιογραφία, τα νέα συνθετικά ανάλογα εξετάστηκαν, ως προς την επίδρασή τους στην αντιγραφή του HCV RNA και έναντι επανεμφανιζόμενων Φλαβοϊών, της οικογένειας Flaviviridae. Τα νέα ανάλογα έδειξαν πολύ ισχυρή αντιτρυπανοσωμιακή δράση, έναντι του Τ. brucei με τιμές EC50, που ποικίλλουν από 8 nM έως 31.8 μΜ και αξιοσημείωτους δείκτες εκλεκτικότητας. Ορισμένα υδροξαμικά παράγωγα είναι επίσης δραστικά έναντι του T. cruzi με τιμές EC50 σε υπομικρομοριακά έως μικρομοριακά επίπεδα. Επιπλέον, οι περισσότερες ενώσεις εμφανίζουν ισχυρή δράση σε νανομοριακή και υπομικρομοριακή κλίμακα, έναντι δύο διαφορετικών υπογονιδιωματικών αλληλουχιών του HCV, και ορισμένες είναι δραστικές έναντι ενός ή περισσότερων Φλαβοϊών. Το δεύτερο μέρος περιλαμβάνει μια σειρά N-υδροξυπυριδινοδιονών (HPDs) που σχεδιάστηκαν ως αναστολείς της HBV RNaseH, βάσει της ικανότητας ορισμένων ενώσεων, που φέρουν την Ν-υδροξυιμιδική ομάδα να αναστέλλουν την αντιγραφή του HBV. Κατ' αυτό τον τρόπο, συντέθηκαν HPDs συζευγμένες με αρυλ- αμίνες, αρυλ- αλκυλ- αμίνες και υδροξυλαμίνες, οι οποίες καταστέλλουν κατά προτίμηση τη σύνθεση του DNA κλώνου θετικής πολικότητας σε αντιγραφόμενα HBV κύτταρα. Είκοσι δύο ενώσεις ελέγχθηκαν, ως προς τη δράση τους έναντι της αντιγραφής του HBV, σε καλλιέργεια, και είκοσι από αυτές είναι δραστικές με υπομικρομοριακές έως χαμηλές μικρομοριακές τιμές EC50. Με τη σύνθεση αυτών των νέων HPDs επιτεύχθηκε βελτίωση του θεραπευτικού δείκτη της ένωσης-οδηγού, χωρίς ταυτόχρονη καταστολή του ανθρώπινου ενζύμου, huRNaseH1.