Спрямований синтез та вивчення кореляції «структура...

Спрямований синтез та вивчення кореляції «структура – протипухлинна активність» похідних 4-тіазолідинонів

Здобувач: Девіняк О.Т.Науковий керівник: проф. Лесик Р.Б.

ЛЬВІВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ МЕДИЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІМЕНІ ДАНИЛА ГАЛИЦЬКОГО

Кафедра фармацевтичної, органічної і біоорганічної хімії

Дисертаційна робота на здобуття наукового ступеняДисертаційна робота на здобуття наукового ступенякандидата фармацевтичних науккандидата фармацевтичних наук

Спеціальність 15.00.02 – фармацевтична хімія та фармакогнозіяСпеціальність 15.00.02 – фармацевтична хімія та фармакогнозія

2

Досягнення фармацевтичної хімії 4-тіазолідинонів

SNH

O

OO

Me

SNH

O

OO

SNH

O

OON

CH3

SNH

O

OO

N

Me

N

Ciglitazone

Englitazone (Pfizer)

Pioglitazone (Takeda)

Rosiglitazone (SKB)

S

NO

S

OH

OCH3

Epalrestat

S

N

O

O

OCH3

CH3N

Etozolin

S

N

O

NH2

OH

CH3

CH3

CH3

CH3

CH3CH3

Darbufelone

PPARγ агоністи (протидіабетичні препарати)

Інгібітори альдозоредуктази (лікування ускладнень діабету)

Діуретик Подвійний інгібітор COX-2/5LOXНестероїдний протизапальний препаратНестероїдний протизапальний препарат

3

Досягнення фармацевтичної хімії 4-тіазолідинонів

S

N

O

S

CH3

CH3

OHO

HalHal = Cl, Br

N

X

Y

SOH

O

R

Інгібітори анти-апоптичних Bcl-XL та ВН3 протеїнів

JSP-1 інгібітори

S

N

O

NH

S

N

NNH

R

Інгібітори некроптозу

S

NH

O

O

FF

F

Інгібітори Pim-1/Pim-2 протеїн кіназ

4

Дизайн дослідження

5

Вихідні дані

неактивні

Конц.: 10-5 M

Перший етап

Другий етап

Конц.: 10-5 M

активні

6

Виявлення імовірних механізмів протипухлинної активності 4-тіазолідинонів

Проведення межі між Проведення межі між активними та активними та

неактивними сполукаминеактивними сполуками

Статистична Статистична значимість значимість одновибіркового одновибіркового критерія критерія СтьюдентаСтьюдента

Мінімізація дивергенції Мінімізація дивергенції Калбек-Лайблер між Калбек-Лайблер між емпіричним розподілом емпіричним розподілом середніх відсотків росту середніх відсотків росту неактивних сполук та неактивних сполук та теоретичним (нормальним) теоретичним (нормальним) розподілом розподілом

7

Поділ сполук за Поділ сполук за механізмами активності механізмами активності

(нейронна мережа)(нейронна мережа)

N

S

O

S

NH O

Cl

O

NH Cl

АА

NNCl

SN

O NH

O

Les-3643

Les-3183Les-3183

ББ

Les-316

N

S

O

N

OH

N

O

Me

O

Me

ВВПлощина ваг лінії MDA-MB-231/ATCC


8

Поділ сполук за Поділ сполук за механізмами активності механізмами активності (ієрархічний кластерний (ієрархічний кластерний

аналіз)аналіз)

02

46

81

01

2

He

igh

t


9

Кореляції паттернів Кореляції паттернів активності 4-тіазолідинонів активності 4-тіазолідинонів та сполук з бази даних та сполук з бази даних NCINCI


S

N

O

N N

Cl O

NH

O

Cl LES-3987LES-3987

O

OH

OHO

O

N

NH

N

N

NH2

N

N

CH3 CH3

CH3

NSC-757836NSC-757836(puromycin)(puromycin)

S

NO N

N

O

NH

O

Br

LES-3833LES-3833OH

O

O

O-

O

NHN

N+

CBU-028CBU-028

S

NHS

O

O

O

O

CH3

OCH3

LES-2443LES-2443

O

OH

OH

OH

O

O

O

CH3CH3

FusarubinFusarubin

10-100

-50

0

50

100

-100 -50 0 50 100

Mean growth percent

-50

0

50

100

Compound

Alkylating Agents

Antimitotic Agents

Topoisomerase I Inhibitors

Topoisomerase II Inhibitors

RNA/DNA Antimetabolites

DNA Antimetabolites

4-thiazolidinones

Кореляції паттернів Кореляції паттернів активності 4-тіазолідинонів активності 4-тіазолідинонів

та стандартних та стандартних протипухлинних засобів протипухлинних засобів


11

Кореляції паттернів Кореляції паттернів активності 4-тіазолідинонів з активності 4-тіазолідинонів з характеристиками ракових характеристиками ракових

клітинклітин


S

NO N

N

NH

O

Ar2

Ar1

R1

12

QSAR-QSAR-аналіз 4-аналіз 4-тіазолідинонів з тіазолідинонів з

піразоліновим фрагментомпіразоліновим фрагментом

Дослідження лінійних кореляцій “структура-

протипухлинна активність”

N train= 33, Ntest=18,R2 = 0.921Q2

LOO= 0.903, , Q2ext= 00..818199

Дескриптор: SRW09 - кількість самоповертаючих обходів 9-го порядку

N

N

OH

N

S

O

1

23

45

6 7 8

9

GP = 296,74 (±23,815) – 0,1097(±0,0118)SRW09

13

Моделювання фармакофорної групи, відповідальної за прояв

протипухлинної активності

Дослідження лінійних кореляцій “структура-


Створити базу конформерів для сполук, що мають спільний механізм дії (надалі база 1)

Створити базу конформерів, що включає неактивні і активні

сполуки з іншим механізмом дії (надалі база 2).

Підготувати вихідні дані

Для баз 1 і 2 обчислити множини координат можливих фармакофорних центрів.

Знайти набір фармакофорних центрів, що максимально присутні у базі 1 та максимально відсутні у базі 2

Сформувати стабільну групу активних сполук із однаковим механізмом біологічної дії

Висновки Кластер №5 Інші

узгоджуються з фармакофором 14 3

не узгоджуються з фармакофором 2 579

ГідрофобнийГідрофобнийфрагментфрагмент

Ароматичний циклАроматичний циклчи чи з з ππ-зв-зв’’язкамиязками

Проекції донораПроекції донораводневого звводневого зв’’язкуязку

Ароматичний циклАроматичний циклчи чи з з ππ-зв-зв’’язкамиязками

14

Класифікаційне моделювання – алгоритм

Random Forest.

Дослідження нелінійних зв’язків “структура-


частота помилок = 2,077%, чутливість моделі = 56,00%, специфічність = 99,64%, кореляційний коефіцієнт MCC =

0,684.

15

Регресія Гаусівських процесів. Крок 1.



0 1000 2000 3000 4000 5000

-50

05

01

00

SRW09 value

me

an

gro

wth

pe

rce

nt

S

NO N

N

NH

O

SRW09=3006SRW09=3006

16

Так Ні

Регресія Гаусівських процесів. Крок 2.


протипухлинна активність”Обчислити SRW09 для даної сполуки

Прогнозувати за допомогою субмоделі

А

Прогнозувати за допомогою субмоделі

Б

SRW09=3006

2.85 2.90 2.95 3.00 3.05 3.10

-60

-40

-20

02

04

06

08

0

EEig10x value

Gro

wth

pe

rce

nt

3974

3970

3.5 4.0 4.5

05

01

00

EEig02d value

Gro

wth

pe

rce

nt

3605

2443

3645

8501925

RR22=0.656, R=0.656, R22extext =0.602 =0.602

17

Багатовимірні адаптивні регресійні сплайни (MARS)


протипухлинна активність”№ Дескриптор nsubsets Частка, %

1 SRW09=3006 919 37.14

2 nArCO 479 19.36

3 EEig02d 158 6.39

4 Mor12v 153 6.18

5 Mor11v 140 5.66

Базисні функції Коефіцієнт

Зсув 93.61571

"SRW09=3006" -117.621

-54.9801

-38.3857

-43.5887

18.55004

R2=0.687, RR22extext=0.675 =0.675

18

In silico скринінг віртуальної бібліотеки

Спрямований синтез потенційних

протипухлинних речовин

S

N

O

NH

ON N

R2 R3

R1H, Cl, Br

Cl, N(CH3)2

F, Cl, Br

Структури, вибрані дляСтруктури, вибрані длясинтезусинтезу

19

Схема синтезу



O

R2

R3

NN

R3

R2

NH2

S

NH2 NH

NH2

S

KOH, EtOH

O

R2

H

O

R3

Me

3.1 R2=R3=Cl3.2 R2=Cl, R3=Br3.3 R2=Cl, R3=F3.4 R2=N(CH3)2, R3=Cl3.5 R2=N(CH3)2, R3=Br


1.1 R3=Cl1.2 R3=Br1.3 R3=F

2.1 R2=Cl2.2 R2=N(CH3)2

20

Схема синтезу



N

N

R3

R2

NH2

S

S N

O

NH

O

NN

R2

R3

R1

NH

O

R1

O

ClCH2COOH

AcONa,AcOH

5.1 R1=H, R2=Cl, R3=Cl5.2 R1=Cl, R2=Cl, R3=Cl5.3 R1=Br, R2=Cl, R3=Cl5.4 R1=H, R2=Cl, R3=Br5.5 R1=Cl, R2=Cl, R3=Br5.6 R1=Br, R2=Cl, R3=Br5.7 R1=H, R2=Cl, R3=F5.8 R1=Cl, R2=Cl, R3=F5.9 R1=Br, R2=Cl, R3=F5.10 R1=H, R2=N(CH3)2, R3=Cl5.11 R1=Cl, R2=N(CH3)2, R3=Cl5.12 R1=Br, R2=N(CH3)2, R3=Cl5.13 R1=H, R2=N(CH3)2, R3=Br5.14 R1=Cl, R2=N(CH3)2, R3=Br

S

N

O

N

N

R2

R3


R1=H, Cl, Br

Вихід 67-77%Вихід 67-77%

21

ПМР-спектри



5.115.11

J=18,4; 3,7 J=18,4; 3,7 ГцГцJ=18,4; J=18,4; 1111,,00 ГцГцJ=1J=111,,00; ; 33,,77 ГцГц

22

Лінія ракових клітин Mino

Вивчення протипухлинної активності синтезованих речовин

S

N

O

NH

ON N

Cl Cl

Br

S

N

O

NH

ON N

Cl Br

Br

S

N

O

NH

ON N

N Cl

Br

CH3

CH3

5.35.3ICIC5050=0,73=0,73μμMM

5.65.6ICIC5050=0,27=0,27μμMM

5.125.12ICIC5050=0,16=0,16μμMM

23

Лінія ракових клітин Mino

Вивчення протипухлинної активності синтезованих

речовин

S

N

O

NH

ON N

Cl Cl

Cl

5.25.2

ICIC5050=1,58

=1,58μμMM

ICIC 5050=80,7=80,7μμMM

24

Лінія ракових клітин C6

Вивчення протипухлинної активності синтезованих

речовин

S

N

O

NH

ON N

Cl Cl

Cl

5.25.2

ICIC5050=0,13=0,13μμMM ICIC5050=1,22=1,22μμMM

25

ПублікаціїРезультати дисертаційного дослідження розкриті у 18 публікаціях, з них:•7 статей у наукових фахових журналах

• з них 2 у іноземних журналах: • Current Topics in Medicinal Chemistry (Impact Factor 3,7)• Molecular Informatics (Impact Factor 2,3)

•10 тез доповідей•1 патент на корисну модель

26

ВисновкиВстановлено кореляційні взаємозв'язки «структура – протипухлинна активність» в ряду похідних 4-тіазолідинону та споріднених гетероциклічних систем, розроблено QSAR моделі та модель протипухлинного фармакофора, що дозволило провести in silico скринінг бібліотек гетероциклічних сполук та здійснити раціональний дизайн і спрямований синтез ряду кон’югатів 4-тіазолідинону, піразоліну та ізатину із значним протипухлинним потенціалом, який підтверджено експериментально.

27

ДЯКУЮ ЗА УВАГУ!

Спрямований синтез та вивчення кореляції «структура...

Health & Medicine