ИСТИНА

Целью проекта является изучение подходов к созданию новых ненуклеозидных ингибиторов обратной транскриптазы второго поколения (аналогов рилпивирина) и их инъекционных депо-форм на основе полилактидных микросфер, а также исследование кинетики высвобождения рилпивирина и его аналогов с использованием математического подхода. В связи с этим поставлены следующие задачи: синтезировать новые потенциальные антиретровирусные агенты диарилпиримидинового ряда и исследовать их противовирусную активность; изучить различные подходы к созданию инъекционных депо-форм на основе микросфер из полилактидов (PLGA/PLA), содержащих антиретровирусные препараты из группы диарилпиримидинов (на примере рилпивирина); исследовать влияние параметров процесса получения в зависимости от метода (эмульсионный, микрофлюидный, распылительное высушивание) на основные характеристики микросфер (в том числе размер, распределение по размерам, морфология поверхности, содержание рилпивирина, эффективность включения); изучить кинетику высвобождения антиретровирусных агентов из полученных микросфер in vitro и оценить ее зависимость от параметров процесса получения и свойств полимерной матрицы на примере рилпивирина; оценить влияние физико-химических свойств новых производных диарилпиримидинового ряда на эффективность их включения в микросферы; изучить кинетику высвобождения новых антиретровирусных агентов (на примере одного или двух) из полилактидных микросфер in vitro и оценить ее зависимость от химической структуры новых молекул; установить корреляционную зависимость между профилями высвобождения, полученными in vitro (экспериментально) и расчетными с использованием математических моделей (на примере одного или двух).

Viral infections pose is a significant threat to the health system in the world. Despite the significant success of modern antiretroviral therapy, the HIV epidemic remains a serious threat to the global health system. Moreover, currently available treatment methods require lifelong daily intake of antiretroviral drugs, which often leads to low compliance and the development of HIV resistance. The current HIV treatment regimen (highly active antiretroviral therapy), including a combination of three or more antiretroviral drugs (combination antiretroviral therapy (cART)), effectively suppresses HIV replication. Non-nucleoside reverse transcriptase inhibitors (NNRTIs) are key components of combination therapy. Data on the efficacy and safety of new drugs obtained in clinical trials and the emergence of new laboratory diagnostic capabilities, including determining the resistance of the virus to drugs and measuring the levels of antiretroviral drugs in blood plasma (the so-called monitoring of therapeutic concentrations (MTC)), now allow clinicians choose highly effective first-line ART regimens and maintain the possibility of using other antiretroviral drugs and their combinations with I eat second and third row. In addition, the possibility of prescribing new drugs and new dosage forms that require less frequent admission and have improved qualities, for example, taste, can improve tolerance and the degree of adherence to the regimen of drugs. To achieve this goal, most researchers note the need to develop new treatment strategies, the creation of new NNRTIs with increased efficacy and safety, including dosage forms for parenteral administration of long-acting antiretroviral drugs (ARPs) that provide an effective level of plasma concentration for weeks and even months. The use of depot injections based on poly(lactic-co-glycolic acid) (PLGA) will allow for a long-acting and controlled release of ARPs and reduce their toxicity, which should significantly improve the patient's quality of life. In addition, the inclusion of NNRTIs in the polylactide matrix will make it possible to control their release profile compared to the known nanocrystal-based injection form. This project seeks to find new derivatives of diarylpyrimidine with antiretroviral activity, and to study approaches to creating depot injections of these compounds based on poly(lactic-co-glycolic acid) (PLGA) microspheres, including assessing the correlation of release profiles between experimental or model curves. An understanding of the mechanisms of ARP release and the selection of an adequate mathematical model will help outline ways to effectively predict pharmacokinetics.

В результате проведенных исследований в рамках данного проекта предполагается получить на основе диарилпиримидинов, содержащих пирролидиновый фрагмент, ряд соединений, обладающих широким спектром противовирусной активности, которые станут основой для создания ненуклеозидных ингибиторов обратной транскриптазы нового поколения, создать их инъекционные депо-формы и исследовать кинетику их высвобождения для прогнозирования фармакокинетики. В частности, мы ожидаем, что: 1) будет осуществлен синтез новых молекул, будут обобщены и систематизированы данные по их синтезу, установлена и подтверждена структура новых соединений аналогов Рилпивирина, имеющие различные физико-химическим свойства (растворимость в воде, гидрофобность, pKa) и обладающие потенциальным противовирусным действием (МГУ) 2) будет оценено взаимодействие PLGA с антиретровирусными агентами в зависимости от метода получения полилактидных микросфер, нагруженных рилпивирином, и от физико-химических свойств новых соединений; 3) на основании данных, полученных в ходе проекта, будет предложен подход, который позволит увеличить эффективность действия новых ненуклеозидных ингибиторов обратной транскриптазы за счет включения их в полимерные микросферы; 4) данные, полученные при изучении кинетики высвобождения, позволят установить корреляцию между экспериментальными и модельными кривыми высвобождения, определить механизм высвобождения антиретровирусных агентов (рилпивирина и его производных) и прогнозировать их степень высвобождения из полимерной матрицы.

Научная группа состоит из исследователей с различными навыками и компетенциями, которые необходимы для успешного выполнения предложенного проекта. В коллектив исполнителей входят специалисты по синтезу антиретровирусных агентов; по технологии получения полимерных носителей; по методам электронной микроскопии Руководитель этой группы, к.х.н. А.В. Куркин (МГУ им. М.В. Ломоносова), имеет большой опыт в области медицинской химии и органического синтеза азотсодержащих соединений. В лаборатории органического синтеза кафедры медицинской химии и тонкого органического синтеза под руководством доцента А.В. Куркина на протяжении ряда лет успешно ведется изучение каскадных реакций в синтезе аналогов природных соединений, в которых одновременно образуются несколько связей углерод-углерод, углерод-гетероатом за одну стадию синтеза без добавления дополнительных реагентов или катализаторов. В ходе этих исследований было разработано несколько принципиально новых подходов к синтезу аналогов алкалоидов, был осуществлен синтез сложных молекул, обладающих полезными свойствами, было показано, что сложные органические молекулы можно получить в минимальное число стадий, из дешевых реагентов за короткий промежуток времени.

В результате выполнения проекта было проведено доказательство строения полученных новых соединений - аналогов рилпивирина, входящих в состав сфокусированной библиотеки малых молекул, на основании современных физико-химических методов анализа, была проведена оптимизация основных стадий синтеза, изучение возможности использования производных диарилпиримидинов в тандемных реакциях и изучено пространственное строение синтезированных молекул. Дополнительно, был проведен молекулярный докинг базы синтезированных соединений, изучены основные критерии связывания молекул в сайте обратной транскриптазы. Ряд полученных соединений были направлены в ФБУН ГНЦ ВБ «Вектор» Роспотребнадзора для изучения противовирусной активности в отношении вирусных ферментов. В ходе выполнения работы были также разработаны и оптимизированы методы получения микросфер на основе PLGA, содержащих рилпивирин как модельное соединение, установлены параметры процесса получения микросфер, влияющие на на основные характеристики депо-форм, нагруженных рилпивирином, был проведен выбор оптимального метода получения полилактидных микросфер, нагруженных рилпивирином; проанализированы физико-химические свойства микросфер PLGA, нагруженных рилпивирином (размер, распределение по размерам, морфология поверхности, содержание рилпивирина, эффективность включения); изучена кинетика высвобождения рилпивирина из полученных микросфер in vitro в различных средах, установлено влияние различных факторов (в том числе размер микросфер, распределение по размерам, степень включения) на профили высвобождения in vitro. Идея синтеза производных диарилпиримидинов с пирролидиновым фрагментом была основана на возможности использования в качестве основных строительных блоков производных 6-карбальдегиддиарилпиримидинов и 1-аминобут-3-ен-2-олов, которые можно задействовать в тандеме реакций аза-перегруппировки Коупа и реакции Манниха, что позволяет получить сфокусированную библиотеку новых диарилпиримидинов из коммерчески доступных веществ в минимальное количество стадий с использованием минимального количества хроматографических очисток. Ключевыми стадиями данного подхода явились: синтез производных 6-карбальдегиддиарилпиримидина (9 стадий с суммарным выходом 3%-4%), синтез производных 1-аминобут-3-ен-2-ола и итоговый синтез производных 6-(пирролидин-2-ил) диарилпиримидина с использованием стереоселективного тандема реакций аза-перегруппировки Коупа и Манниха. Простота всех стадий синтеза позволила получать производные диарилпиримидина в граммовых количествах (виде рацемата) и открывает широкие возможности для синтеза производных диарилпиримидина (в том числе, и в энантиомерно чистой форме). Относительная конфигурация 4-((6-(4-ацетил-4-метилпирролидин-2-ил)-2-((4-цианофенил)амино)пиримидин-4-ил)окси)-3,5-диметил-бензонитирила была доказана с помощью суммирования данных полученных из экспериментов ЯМР 1H, 13C, APT (Attached Proton Test), HMQC (Heteronuclear Multiple-Quantum Correlation), COSY (Correlation Spectroscopy) и NOESY (Nuclear Overhauser Effect Spectroscopy).