Цитотоксические полусинтетические производные макролидного антибиотика олигомицина а и способ их получения

Изобретение относится к новым производным антибиотика олигомицина А, обладающим противоопухолевой активностью и более низкой токсичностью, соответствующим формуле:

где R представляет собой остаток метансульфоновой кислоты (OSO3CH3) или азидо-группу (N3), и способу их получения и применению. 3 н.п. ф-лы, 1 табл., 3 пр.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к фармацевтической промышленности и касается новых производных ингибитора F0F1 АТФ-синтаз - макролидного антибиотика олигомицина А - и способа их получения.

Уровень техники

Макролидные антибиотики семейства олигомицинов, механизм действия которых связан с подавлением активности F0F1 АТФ-синтаз, являются природными веществами, проявляющими цитотоксическое действие в отношении опухолевых клеток, грибов и бактерий (Salomon A.R., Voehringer D.W., Herzenberg L.A., Khosla C. Understanding and exploiting the mechanistic basis for selectivity of polyketide inhibitors of F0F1-ATPase. Proc Natl Acad Sci USA. 2000, 97(26):14766-14771; Senior AE, Nadanaciva S, Weber J. The molecular mechanism of ATP synthesis by F1F0-synthase. Biochim Biophys Acta. 2002 Feb 15; 1553(3): 188-211; Devenish R.J., Prescott M., Boyle G. M., Nagley P. The Oligomycin Axis of Mitochondrial ATP Synthase: OSCP and the Proton Channel. J Bioenerg Biomembr. 2000, 32(5):507-515; Salomon A.R., Voehringer D.W., Herzenberg L.A., Khosla C. Apoptolidin, a selective cytotoxic agent, is an inhibitor of F0F1-ATPase. Chemistry & Biology, 2001, 8, 71-80; Comelli M., Di P.F., Mavelli I. Apoptosis is induced by decline of mitochondrial ATP synthesis in erythroleukemia cells. Free Radicals Biol. Med. 2003; 34(9):1190-1199; Li Y.C., Fung K.P., Kwok T.T., Lee C.Y., Suen Y.K., Kong S.K. Mitochondria-targeting drug oligomycin blocked P-glycoprotein activity and triggered apoptosis in doxorubicin-resistant HepG2 cells. Chemotherapy. 2004, 50(2):55-62; M.G.Alekseeva, S.M.Elizarov, О.В.Bekker, I.K.Lubimova and V.N.Danilenko. F0F1ATP Synthase of Streptomycetes: Modulation of Activity and Oligomycin Resistance by Protein Ser/Thr Kinases. Biologicheskie Membrany, 2009, Vol.26, No.1, pp.41-49). Олигомицины влияют на важные клеточные процессы, такие как транслокацию протонов, связанную с АТФ-азой.

Важнейшими представителями этого химического класса являются олигомицин А (формула 1, R1=CH2, R2=СН3, R3=H, R4=OH), олигомицин В (формула 1 R1=C=O, R2=H, R3=CH3, R4=OH), олигомицин C (формула 1, R1=CH2, R2=H, R3=CH3, R4=H), рутамицин А (формула 2, R=OH), рутамицин В (формула 2, R=H), цитоварицин (формула 3) и ряд других.

Олигомицин А - цитотоксичный макролидный антибиотик. По строению он представляет собой 26-членный α,β-ненасышенный лактон, сочлененный с бициклической спирокетальной структурой. Структура и абсолютная конфигурация олигомицина А были установлены при их сравнении с продуктами деградации рутамицина (G.Т.Carter. Structure Determination of Oligomycins A and С.J. Org. Chem. 1986, 51, 4264-4271). Хорошо изученный механизм действия макролидных антибиотиков группы олигомицинов основан на взаимодействии с F0 комплексом F0F1АТФ-синтазы митохондрий эукариотов и цитоплазматического комплекса F0F1АТФ-синтазы некоторых актинобактерий (http://www.rpi.edu/dept/bcbp/molbiochem/MBWeb/mb1/part2/f1fo.htm). Вместе с тем предполагают, что у семейства данной группы антибиотиков могут быть другие биомишени [Wender PA, Jankowski OD, Longcore, K, Tabet EA, Seto H, Tomikawa T. Correlation of F0F1-ATPase inhibition and antiproliferative activity of apoptolidin analogues. Org Lett. 2006, 8(4):589-592]. Олигомицин специфичен в отношении С-субъединицы F0 комплекса АТФ-синтазы и в микромолярных концентрациях эффективно блокирует транспорт протонов через субъединицу F0 и синтез АТФ. Ферментный комплекс F0F1 АТФ-синтазы в настоящее время рассматривается как перспективная молекулярная мишень в противораковой и инфекционной терапии. [L.A Shchepina, О.Y Pletjushkina, А.V Avetisyan, L.E Bakeeva, Е.K Fetisova, D.S Izyumov, V.В Saprunova, M.Yu Vyssokikh, В.V Chernyak, and V.P Skulachev, Oligomycin, inhibitor of the F0 part of H+-ATP-synthase, suppresses the TNF-induced apoptosis, Oncogene (2002), 21, 8149-8157; Cole S.T., Alzari P.M. Microbiology. ТВ - a new target, a new drug. Science. 2005 Jan 14; 307(5707): 214-215].

Химическая модификация природных антибиотиков - важнейший способ получения новых препаратов, обладающих преимуществами перед исходными антибиотиками. Химическая модификация антибиотиков группы олигомицинов практически не проводилась. Описано частичное ацетилирование олигомицина А, которое привело к образованию 5,9,33-три-О-ацетил и 5,9,13,33-тетра-О-ацетил производных, чьи полные структуры установили на основе 1Н и 13С ЯМР спектров. Эти производные не проявили ингибирующей активности при тестировании на спорах Aspergillus niger [László Szilágyi; János Samu; Ilona Harsányi, Structure Elucidation of Two Acetylated Derivatives of Oligomycin A, Spectroscopy Letters, 28, Issue 5 July 1995, 699-707]. Олигомицин А содержит несколько кето-групп, и была исследована их реакционная способность [Fausto Rfmires, James F. Marecek, Shu-I Tu, Thomas V. Kantor, and Hiroshi Okazaki, Effects of Borohydride-Treated Oligomycins on Processes of Energy Transduction in Mitochondria, Eur. J. Biochem. (1982), 121, 275-2279]. Авторами показано, что постепенное прибавление боргидрида натрия в этанольный раствор рутамицина и олигомицинов восстанавливает кето-группы по С-7 и С-11 положениям макролидного агликона до соответствующих гидроксильных групп без дальнейшего изменения лактонного цикла. Восстановленные соединения так же, как и исходные антибиотики, ингибируют АДФ-зависимое дыхание и выбрасывание протона, связанное с гидролизом АТФ, но не влияют на другие связанные с дыханием активности в интактных митохондриях печени крыс.

Ранее описаны способы химической модификации олигомицина А, селективно изменяющие 7-кето-группу и С-2, С-3-двойную связь. Взаимодействие олигомицина А с гидроксиламином привело к образованию 6-членного нитрона, аннелированного с исходным антибиотиком по положениям 3-7. Реакции с 1-аминопиридиниум йодидом дала пиразоло[1,5-а]пиридины, конъюгированные с олигомицином А по положениям С-2 и С-3, за которым последовало спонтанное окисление продукта присоединения по двойной связи С2-С3. Полученные производные менее токсичны, чем исходный. [L.N Lysenkova, K.F Turchin, V.N Danilenko, A.M Korolev and M.N Preobrazhenskaya, The first examples of chemical modification of oligomycin A, The Journal of Antibiotics (2010), 63, 17-22].

Раскрытие изобретения

По сравнению с полусинтетическими производными, описанными выше, в настоящем изобретении заменена 33-гидроксильная группа. Изобретение включает способ получения новых полусинтетических аналогов антибиотика олигомицина А, заключающийся в селективной этерификация гидроксильной группы в боковой цепи олигомицина А в положении С-33 хлорангидридом метансульфоной кислоты с образованием 33-O-метансульфонил-олигомицина А (формула 4), с последующим нуклеофильным замещением аниона метансульфоновой кислоты на азидогруппу (Схема 1). Реакцию азидирования 33-O-мезил-олигомицина А (формула 5) азидом натрия с получением 33-дезокси-33-азидо-олигомицина А проводили в апротонных растворителях - N,N-диметилформамиде и диметилсульфоксиде.

Схема 1

Кроме того, изобретение относится к фармацевтическим композициям, содержащим терапевтически эффективное количество по меньшей мере одного соединения, соответствующего формуле 4 или 5 в смеси по меньшей мере с одним приемлемым носителем.

Термин «Фармацевтически приемлемый» означает материал, используемый при получении фармацевтической композиции, обычно безопасный, нетоксичный и приемлемый для использования в фармацевтике и ветеринарии.

Примеры получения производных олигомицина А по настоящему изобретению

Пример 1

33-O-Мезил-олигомицин А (Формула 4).

Олигомицин в количестве 1,0 г помещали в круглодонную колбу с магнитной мешалкой и растворяли в 30 мл сухого пиридина. При сильном перемешивании в колбу добавляли 0,5 г диметиламинопиридина в виде порошка и метансульфохлорид 0,3 мл. Реакционную смесь перемешивали 1,5 часа при комнатной температуре и добавляли метансульфохлорид 0,2 мл, через час добавляли еще 0,1 мл метансульфохлорида. Контролировали реакцию методом тонкослойной хроматографии в системе гексан-ацетон (1:1), по окончании реакции реакционную смесь выливали на лед, подкисляли 1 N раствором соляной кислоты до pH 3 и экстрагировали этилацетатом (2×50 мл). Экстракт промывали водой до нейтрального значения pH, сушили и концентрировали в вакууме. Вещество очищали методом колоночной хроматографии на силикагеле в системе гексан-ацетон (4:1). Получали 0,6 мг (58%) производного олигомицина в виде бесцветного аморфного порошка, Rf 0,47 в системе гексан-ацетон, Rt 12,4 мин (подвижная фаза - вода - ацетонитрил. Элюция в градиентном режиме, при котором процентное содержание ацетонитрила изменялось от 80 до 95% за 10 минут и сохранялось 20 минут при 95% при скорости потока - 1 мл/мин). Найдено: m/z 891.4939 [М+Na]+. C46H76NaO13S. Вычислено: М=891.4904. Найдено: m/z 907.4638 [М+К]+. С46Н76KO13S. Вычислено: М=907.4643. Методами спектроскопии ЯМР 1Н и 13С в вариантах 1D и 2D (кореляционные спектры 1H-1Н COSY и 1Н-13С HETCOR)] изучено строение мезилата олигомицина А. Обнаружено значительное слабопольное смещение сигнала С33Н (на ~0.9 м.д., отнесение на основании 1Н-1H COSY) и сигнала С33 (на ~14 м.д., отнесение на основании 1Н-13С HETCOR) относительно соответствующих сигналов в исходном олигомицине А. Указанный эффект, а также наличие в спектре ЯМР 1Н мезилата синглета при δ 3.00 интенсивностью 3 п.е. согласуется с электронно-акцепторными свойствами заместителя O-S(O2)СН3 и подтверждает его присутствие при С33 в мезилате олигомицина А.

Пример 2

33-Дезокси-33-азидо-олигомицин А (Формула 5)

33-O-Мезилолигомицин А в количестве 0,5 г помещали в круглодонную колбу, снабженную термометром и магнитной мешалкой, и растворяли в 10 мл сухого диметилформамида. Азид натрия 0,25 г присыпали в сухом виде, реакционную смесь нагревали до 60-65°C при перемешивании 2 часа. Контролировали реакцию методом тонкослойной хроматографии в системе гексан-ацетон, 1:1, и хлороформ-метанол, 10:0,5. Затем добавляли 0.125 г азида натрия. По окончании реакции реакционную смесь экстрагировали смесью толуола и этилацетата в соотношении 1:1, промывали водой, сушили сульфатом натрия. Азид олигомицина выделяли на силикагеле, используя хроматографическую систему хлороформ-метанол (30:0,5). Получали азид олигомицина в виде аморфного белого порошка с Rf 0,68 в системе хлороформ-метанол (10-0,5) с выходом 60%. Rt 23,0 мин (подвижная фаза - вода - ацетонитрил. Элюция в градиентном режиме, при котором процентное содержание ацетонитрила изменялось от 80 до 95% за 10 минут и сохранялось 20 минут при 95% при скорости потока - 1 мл/мин). ИК-спектр (порошок), v/см-1: 2103 (азидо-группа). Найдено: m/z 838.5178 [М+Na]+. C45H73N3O10Na. Вычислено: М=838.5194.

Пример 3

Биологическая активность 33-O-мезилата и 33-дезокси-33-азидо олигомицина А

В таблице 1 представлены результаты сравнительного измерения активности олигомицина А и его производных 4 и 5 на линиях опухолевых клеток НСТ116 и K562, в клеточной тест-системе Streptomyces sp.(сверхчувствительной к олигомицинам) и протеолипосомах этого штамма. 33-Дезокси-33-азидо-олигомицин показал IC50, сопоставимую с олигомицином А, проявив при этом в 1000 раз меньшую активность в бактериальной тест-системе Streptomyces sp., и почти пропорционально сниженную активность на протеолипосомах, содержащих F0F1АТФ синтазу. 33-о-мезилолигомицин менее активен по сравнению с олигомицином А в отношении линий раковых клеток НСТ116 и К562 в 6 и 45 раз соответственно, а также в 100 раз в клеточной тест-системе Streptomyces sp., как и предыдущее производное он проявлял активность в отношении F0F1АТФ синтазы в протеолипосомах.

Таблица 1
Токсичность олигомицина А и его новых производных.
Соединение Streptomyces sp*. Линии опухолевых клеток**, IC50, µМ АТФазная активность в протеолипосомах***
Концентрация, нмоль/диск Зона, мм НСТ116 К562 Концентрация, нМ Активность, пмоль 32Pi/мин
Олигомицин А 0.001 10 1.0+0.2 0.2+0.01 5.0 412±50
50.0 249±25
250,0 124±12
1000,0 69±7
33-O- 0.1 9.5 6.4±0.9 5.8±2.1 5,0 467±68
Мезилолигомицин 50,0 454±59
А4 250,0 463±45
1000,0 408±23
33-Дезокси-33- 1 7.5 1.0+0.3 0.1+0.03 5,0 451±46
азидо- 50,0 452±43
олигомицин А5 250,0 483±72
1000,0 450±65
* Уровень чувствительности определяли методом наложения дисков с различными концентрациями антибиотика на чашках Петри с агаризованной средой, как описано ранее [М.G.Alekseeva, S.M.Elizarov, О.В.Bekker, I.K.Lubimova, and V.N.Danilenko. F0F1-ATP Synthase of Streptomycetes: Modulation of Activity and Oligomycin Resistance by Protein Ser/Thr Kinases. Biochemistry (Moscow) SUPPLEMENT SERIES A: MEMBRANE AND CELL BIOLOGY. Vol.3, No.1, P.16-22, 2009].
** Клетки линий НСТ116 (аденокарцинома толстой кишки) и К562 (промиелоцитарный лейкоз) инкубировали в течение 72 часов с добавлением различных концентраций исследуемых веществ (для анализа выживаемости клеток использовался МТТ-тест).
*** АТФазная активность в препарате протеолипосом, пмоль 32Pi, освобожденного за 1 мин в присутствии 1 мкг белка. В контроле (только ДМСО) АТФазная активность в препарате протеолипосом равна 462±34 пмоль 32Pi/мин.

Таким образом, получены новые производные антибиотика олигомицина А, обладающие высокой цитотоксической активностью в отношении линий опухолевых клеток. Поскольку новые производные не ингибируют АТФазу в протеолипосомах, следует считать, что биомишень для воздействия 4 и 5 не АТФаза. Такое утверждение правомерно, т.к. независимая от АТФазы мишень ранее показана для производных апоптолидина - соединения, близкого по структуре к олигомицину [Wender PA, Jankowski OD, Longcore K, Tabet EA, Seto H, Tomikawa T. Correlation of F0F1-ATPase inhibition and antiproliferative activity of apoptolidin analogues. Org Lett. 2006, 8(4):589-592]. Отсутствие воздействия синтезированных веществ 4 и 5 на F0F1 АТФсинтазу при сохранении высокой цитотоксичности и способности индуцировать апоптоз позволяет предполагать их меньшую токсичность для человека. Полученные нами соединения 4 и 5 можно использовать в качестве хит-соединений для создания на их основе новых противоопухолевых препаратов.

1. Производные антибиотика олигомицина А (соединения 4 и 5, Схема 1), соответствующие формуле:

где: R представляет собой остаток метансульфоновой кислоты (4, R=OSO3CH3) или азидо-группу (5, R=N3).

2. Способ получения производных антибиотика олигомицина А по п.1, заключающийся в селективной этерификации гидрокси-группы хлорангидридом метансульфоновой кислоты, находящейся в С-33 положении боковой цепи антибиотика, с последующим нуклеофильным замещением остатка метансульфоновой кислоты в полученном метансульфонате азидо-группой (Схема 1).

3. Применение соединений формулы 4 и 5 из п.1 в качестве химиотерапевтических биологически активных веществ для получения лекарственных средств для лечения онкологических заболеваний.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к новым ароматическим дикетопроизводным и их фармацевтически приемлемым солям, сложным эфирам, простым эфирам, а также к стереоизомерным и таутомерным формам и их смесям в любом соотношении, которые являются ингибиторами глюкозо-6-фосфаттранслоказы; к соединению формулы I где R4, R5, R6 и R 7 независимо представляют собой Н, ОН, Х-алкил, где Х представляет собой О; K представляет собой группу формулы II или III, которые представлены ниже: L представляет собой группу формулы IV, которая представлена ниже: или К и L вместе с соответствующими атомами углерода, к которым присоединены, образуют группу формулы VI, которая представлена ниже: где R1 и R3 независимо представляют собой Н, алкил; R2 представляет собой Н, алкил; Х 1, Х2, Х3, Х4, Х5 , Х6 и Х7 независимо представляют собой О, NH и кольцо “cyclus” вместе с атомами углерода, обозначенными буквами “с” и “d”, представляет собой антрахинон, гидрохинон или фенил, необязательно замещенные одной или несколькими гидрокси, алкокси или алкильными группами.

Изобретение относится к пиридин-3-ил производным формулы (I) где А представляет собой *-CONH-CH 2-, *-CO-CH=CH-, *-СО-CH2CH2-, , , или где звездочки указывают на связь, через которую осуществляется соединение с пиридиновой группой формулы (I); R1 представляет собой водород, С1-4алкил или хлор; R2 представляет собой С1-5алкил или C1-4алкоксигруппу; R3 представляет собой водород или С1-4алкил; R4 представляет собой водород, C1-4алкил, С1-4алкоксигруппу или галоген; R5 представляет собой -CH2-(CH2)n-CONR51 R52, -CO-NHR51, 1-(3-карбоксиазетидинил)-2-ацетил, гидроксигруппу, гидроксиС2-5алкоксигруппу, ди-(гидроксиС 1-4алкил)С1-4алкоксигруппу, 2,3-дигидроксипропоксигруппу, 2-[(азетидин-3-карбоновая кислота)-1-ил]этоксигруппу, -OCH 2-CH(OH)-CH2-NR51R52 или -OCH2-CH(OH)-CH2-NHCOR54; R 51 представляет собой водород, C1-3алкил, 2-гидроксиэтил, 2-гидрокси-1-гидроксиметилэтил или 2,3-дигидропропил; R52 представляет собой водород; R54 представляет собой гидроксиметил; n представляет собой 0 или 1; и R6 представляет собой водород, C1-4алкил или галоген; и соль такого соединения.
Изобретение относится к медицине, касается лечения опухолей. .
Изобретение относится к медицине, а именно к онкологии, и может быть использовано для лечения рака шейки матки. .

Изобретение относится к медицине, онкологии и может быть использовано для фотодинамической терапии злокачественных новообразований. .

Изобретение относится к фармацевтике и медицине и касается производных трииндолилметана формулы (I) и (II) в качестве противоопухолевых средств, обладающих цитотоксическим, апоптотическим действием на опухолевые клетки, а также блокирующих активность транскриптационного фактора NFkB.

Изобретение относится к соединениям на основе пептидов, включающим в себя трехчленные циклы, содержащие гетероатом, которые эффективно и селективно ингибируют специфические активности N-концевых нуклеофильных (Ntn) гидролаз, связанных с протеасомой.

Изобретение относится к области ветеринарии. .

Изобретение относится к новым циклогексиламиновым производным, имеющим структуру, соответствующую формуле (I),обладающим свойствами ингибитора активности по меньшей мере одного транспортера моноамина, такого как транспортер серотонина, транспортер допамина или транспортер норэпинефрина, или комбинации двух или более транспортеров.

Изобретение относится к новым производным эпотилона формулы (8) к способу их получения и их применению для получения соединения формулы (9) а также к новым промежуточным соединениям для реализации способа и способам их получения.

Изобретение относится к области косметологии, более конкретно к применению производного терпеноидов формулы (II): где R5 и R6, каждый независимо, представляет собой ОН, для получения композиции для лечения и/или профилактики зуда кожи головы.

Изобретение относится к области фармакологии и медицинской химии. .

Изобретение относится к новым производным антибиотика олигомицина А, обладающим противоопухолевой активностью и более низкой токсичностью, соответствующим формуле: где R представляет собой остаток метансульфоновой кислоты или азидо-группу, и способу их получения и применению

Наверх