velikost textu

Synthesis of Natural Product Analogues as Potential Antitumour Agents

Upozornění: Informace získané z popisných dat či souborů uložených v Repozitáři závěrečných prací nemohou být použity k výdělečným účelům nebo vydávány za studijní, vědeckou nebo jinou tvůrčí činnost jiné osoby než autora.
Název:
Synthesis of Natural Product Analogues as Potential Antitumour Agents
Název v češtině:
Syntéza analog přírodních látek jako potenciálních kancerostatik
Typ:
Diplomová práce
Autor:
Manuela Voráčová
Vedoucí:
prof. RNDr. Milan Pour, Ph.D.
Oponent:
Doc.PharmDr. Jiří Kuneš, CSc.
Id práce:
173658
Fakulta:
Farmaceutická fakulta v Hradci Králové (FaF)
Pracoviště:
Katedra organické a bioorganické chemie (16-16120)
Program studia:
Farmacie (M5206)
Obor studia:
Farmacie (FAR)
Přidělovaný titul:
Mgr.
Datum obhajoby:
6. 6. 2018
Výsledek obhajoby:
Výborně
Jazyk práce:
Angličtina
Abstrakt:
Abstrakt Univerzita Karlova Farmaceutická fakulta v Hradci Králové Katedra organické a bioorganické chemie Kandidát: Manuela Voráčová Školitelé: prof. RNDr. Milan Pour, Ph.D. doc. Paula Kiuru, Ph.D. Název: Syntéza analog přírodních látek jako potenciálních kancerostatik Klíčová slova: kombretastatin, kombretafuranon, purpurealidin, cytotoxický, inhibitory KV10.1, syntéza analog Nádorová onemocnění jsou jednou z nejčastějších příčin úmrtí i přes značný pokrok v prevenci, diagnostice a léčbě. Ve snaze najít nová potenciální léčiva se i nadále obracíme k přírodě jakožto zdroji vůdčích molekul. Příkladem takovýchto vůdčích molekul, které se staly předlohou pro syntézu potenciálních protinádorových látek v této diplomové práci, jsou kombretastatin A‑ 4 izolovaný z kůry kmene stromu Combretum caffrum a purpurealidin I izolovaný z mořské houby Pseudoceratina purpurea. Kombretastatin A4 je známým supresorem polymerizace tubulinu skrze jeho interakci s kolchicinovým vazebným místem. Způsobuje silnou inhibici buněčného růstu, dále inhibici angiogeneze a rovněž narušuje cévy nádoru. Jedná se o derivát cis stilbenu, který snadno podléhá izomerizaci na termodynamicky stálejší, avšak méně aktivní trans formu. Jeho nevýhodou je rovněž špatná rozpustnost ve vodě. Prvním z cílů této práce proto byla příprava analog, která tyto nevýhody odstraní a která budou podrobena testům biologické aktivity. Tato práce volně navázala na předchozí práci naší výzkumné skupiny týkající se antifungálních laktonů. Spojovací můstek v původním kombretastatinu A4 byl proto nahrazen furanonovým seskupením a byly zkoumány vlivy jak oxygenovaných, tak halogenovaných substituentů na biologickou aktivitu. V rámci této práce se v 3–5 krokových syntézách podařilo připravit 13 finálních sloučenin z komerčně dostupných substituovaných acetofenonů nebo fenacylbromidů. Následně byly u 12 látek 1/2 hodnoceny jejich cytotoxické účinky vůči rakovinným a normálním buněčným liniím a rovněž byly stanoveny protiinfekční účinky těchto látek. Sedm derivátů vykazovalo cytotoxicitu vůči rakovinným buňkám (nejnižší IC50 = 0,12 µM), avšak zachovaly si také poměrně vysokou toxicitu i vůči buňkám nenádorovým. U jednoho hydroxymetylovaného derivátu byla zjištěna aktivita vůči bakterii Staphylococcus aureus (MIC95 = 7,81–5,62 µM), přičemž tento analogon nebyl pro zdravé buňky toxický až do nejvyšší měřené koncentrace – 40 µM. U žádné ze sloučenin nebyla zjištěna aktivita vůči infekčním patogenním houbám. Druhým přírodním produktem, který inspiroval syntézu potenciálních vůdčích molekul, byl nedávno objevený purpurealidin I patřící mezi bromotyrosinové alkaloidy mořského původu. Mnohé z mořských alkaloidů vykazují širokou škálu biologické aktivity, včetně např. cytotoxicity, či aktivity vůči iontovým kanálům. Druhým cílem této práce tak byla syntéza zjednodušených analog purpurealidinu I přes purpurealidin E k otestování jejich cytotoxicity a inhibice napěťově řízeného draselného kanálu KV10.1. KV10.1 se jeví jako atraktivní cíl protinádorového zásahu, jelikož se ektopicky vyskytuje ve více než 70 % lidských nádorů. Protože by takováto specifita mohla potenciálně snížit nežádoucí vedlejší účinky léčby, jsou inhibitory KV10.1 považovány za vůdčí molekuly při vývoji nových kancerostatik. V této práci byl purpurealidin E úspěšně syntetizován ve čtyřech krocích z tyraminu s celkovým výtěžkem 80 %, čímž byl vylepšen výtěžek popisovaný v literatuře. Osvědčený postup syntézy umožnil připravit dvě nová analoga a tyto meziprodukty byly podrobeny kaplingu s různými aromatickými karboxylovými kyselinami. U 12 sloučenin byla poté testována inhibiční aktivita vůči KV10.1 a několik derivátů inhibovalo zmíněný kanál v mikromolárních koncentracích. Dvě z připravených sloučenin vykazovaly aktivitu vůči zhoubné buněčné linii melanomu (IC50 < 15 µM), avšak byly ekvimolárně toxické i pro nezhoubné buňky. Celkově tedy bylo připraveno 27 nových analog přírodních produktů, z nichž některé vykazovaly zajímavou biologickou aktivitu. Výsledky obou projektů poskytly cenná data týkající se vztahů mezi strukturou a aktivitou a tato data posloužila jako základ pro další výzkum a syntézu analog s lepší selektivitou. 2/2
Abstract v angličtině:
Abstract Charles University Faculty of Pharmacy in Hradec Králové Department of Organic and Bioorganic Chemistry Candidate: Manuela Voráčová Supervisors: Prof. RNDr. Milan Pour, PhD Adj. Prof. Paula Kiuru, PhD Title: Synthesis of natural product analogues as potential antitumour agents Keywords: combretastatin, combretafuranone, purpurealidin, cytotoxic, KV10.1 inhibitors, analogue synthesis Despite numerous efforts and advances in prevention, diagnostics and treatment of human malignancies, cancer is still one of the leading causes of mortality worldwide. In the search for novel drug candidates, the rich biodiversity in the nature remains a valuable source of lead structures. Combretastatin A-4 (CA4) isolated from Combretum caffrum tree and purpurealidin I isolated from marine sponge Pseudoceratina purpurea are examples of such structures that served as an inspiration in the synthesis of potential anti-cancer agents within my thesis work. Combretastatin A-4 is a well-known suppressor of tubulin polymerization via interaction with the colchicine binding site. It causes inhibition of cell growth and concurrently acts as a vascular disrupting agent and angiogenesis inhibitor. Being a cis stilbene derivative, it can readily isomerize into a thermodynamically more stable, but less active trans form. Furthermore, its low aqueous solubility is an issue. The first aim of this project was therefore to synthesize analogues that would overcome the above disadvantages, and to subject them to biological activity testing. Following the group’s previous work on antifungal lactones, the olefinic linker in CA4 was replaced with a furanone moiety and the effects of both oxygenated and halogen-bearing analogues on the biological activity were evaluated. 13 variously functionalized furanones were successfully synthesized in three to five steps starting from commercially available acetophenones or phenacylbromides. 1/2 Cytotoxic effects on a panel of cancer and normal cell lines as well as anti-infective activity were evaluated in due course for 12 compounds. Seven derivatives showed cytotoxicity against cancerous cells (the lowest IC50 = 0.12 µM) but they retained relatively high toxicity against non-malignant control cell lines. One hydroxymethylated derivative showed activity towards Staphylococcus aureus (MIC95 = 7.81–15.62 µM) without being cytotoxic up to 40 µM. All tested compounds were antifungally inactive. The second natural product that inspired the syntheses of potential drug leads was the recently identified purpurealidin I that belongs to the class of marine bromotyrosine alkaloids. Many marine compounds possess a broad spectrum of biological activities, including cytotoxic activity or ion channel inhibition activity. The second aim of this thesis was the synthesis of simplified analogues of purpurealidin I via purpurealidin E to be tested for their cytotoxicity and activity towards the voltage-gated potassium channel KV10.1. KV10.1 represents an attractive cancer target since it is expressed ectopically in over 70% of human cancers. Such specificity in treatment could potentially decrease negative side effects connected to cancer treatments and KV10.1 inhibitors are thus considered to be interesting lead compounds in the development of novel anticancer drugs. Within the project, purpurealidin E was successfully synthesized in four steps from tyramine in an overall yield of 80%, improving the literature yields. A well-established synthetic route allowed for the synthesis of two novel analogues and the intermediates were coupled with miscellaneous aromatic carboxylic acids to yield the final amides. 12 compounds were then studied for their activity towards the KV10.1 channel. Apparent inhibition was observed in some derivatives in the micromolar range. Two compounds showed activity against malignant melanoma cell line (IC50 < 15.00 µM) but they were comparably toxic to non-malignant cell control. In conclusion, 27 novel natural product analogues were prepared within this thesis, some of which possessed interesting biological activities. Both projects provided valuable structure-activity data that served as a basis for further research and discovery of more selective analogues. 2/2
Dokumenty
Stáhnout Dokument Autor Typ Velikost
Stáhnout Text práce Manuela Voráčová 3.57 MB
Stáhnout Abstrakt v českém jazyce Manuela Voráčová 296 kB
Stáhnout Abstrakt anglicky Manuela Voráčová 228 kB
Stáhnout Posudek vedoucího prof. RNDr. Milan Pour, Ph.D. 193 kB
Stáhnout Posudek oponenta Doc.PharmDr. Jiří Kuneš, CSc. 281 kB
Stáhnout Záznam o průběhu obhajoby Prof. PharmDr. Alexandr Hrabálek, CSc. 152 kB