ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
|
ИСТИНА ИНХС РАН |
||
Проект посвящен решению актуальной междисциплинарной задачи – молекулярному конструированию, направленному синтезу и фармакологическому исследованию новых кандидатов в лекарственные средства с мультимодальным типом действия.
One of the strategic tasks to ensure the national security of the Russian Federation is to improve the quality of life for the citizens and bring to the market new locally developed drugs attributed to different nosological groups, especially for the treatment of socially significant diseases. The priorities of the Strategy for the Scientific and Technical Development of the Russian Federation include basic and industry-oriented research, which are due to the high demand for the development of domestic drugs obtained by the method of energy- and atom-saving chemical synthesis and meeting the requirements for the creation of import-substituting drugs in the Russian Federation. The project is dedicated to solving an urgent interdisciplinary problem - molecular design, targeted synthesis, and comprehensive research in finding new low-molecular substances with a multimodal type of action as possible drug candidates. The fundamental novelty of the work is a new strategy for targeted molecular conjugates of known organic drugs with a pharmacologically active metal as a new approach to the development of dual-action therapeutic agents. Such systems are designed as a combination of two known target-oriented fragments in one individual molecule for targeted therapy of diseases united by common pathogenesis.
При выполнении проекта в 2022-2025 г.г. будут решены следующие задачи, которые позволят довести новые низкомолекулярные вещества до стадии проведения клинических исследований: (1) осуществлен синтез и проведена оптимизация молекул для достижения требуемого набора фармакокинетических, фармакодинамических характеристик, а также получены экспериментальные образцы субстанций; (2) изучены механизмы фармакологического действия на молекулярном, клеточном и организменном уровнях; (3) проведен расширенный in vitro и in vivo скрининг для отбора экспериментальных субстанций лидеров; (4) разработаны лабораторные регламенты для препаративного синтеза экспериментальных образцов отобранных субстанций и их масштабирование.
Авторский коллектив имеет опыт совместной реализации ряда проектов РФФИ и проектов РНФ и полученные значимые результаты в области разработки физиологически активных комплексов металлов. Получены новые молекулярные системы, проявляющие свойства цитостатиков, митопротекторов, протекторов окислительного стресса противовирусных соединений. Разработаны новые синтетические подходы для конструирования металлосодержащих противоопухолевых средств, в молекуле которых присутствуют атомы Pt(IV), Ru(III) и Ru(II) и фрагменты ряда лекарственных препаратов. Получена серия гетероядерных комплексов нового типа, которые содержат в одной молекуле атомы Pt(IV) и Ru(II), связанные линкерами различной длины. Показана зависимость цитотоксичности гетероядерных соединений Pt(IV)-Ru(II) от расстояния между атомами металлов.
Волгоградский государственный медицинский университет | Соисполнитель |
грант РНФ |
# | Сроки | Название |
1 | 1 июля 2022 г.-31 декабря 2022 г. | Создание конъюгатов лекарственных препаратов с фармакологически активным металлом как новый подход к разработке терапевтических средств мультимодального действия |
Результаты этапа: Работа выполнена в соответствии с поставленной задачей - разработка нового подхода для молекулярного конструирования, направленного синтеза и комплексного фармакологического исследования новых низкомолекулярных субстанций с мультимодальным типом действия – кандидатов в лекарственные средства. Новая стратегия основана на направленной молекулярной сборке конъюгатов применяемых органических лекарственных препаратов с фармакологически активным металлом для создания терапевтических средств двойного (мультимодального) действия. Задачами I этапа (август-декабрь 2022 г.) являлись синтез, комплексная характеризация и скрининг (в том числе в соответствии с ТЗ партнера), ряда комплексов Pt, Au, Sn, Ru с лекарственными препаратами дибуфелон, BHT-ионол, нестероидными противовоспалительными препаратами (НПВП) пироксикам, диклофенак и противоопухолевыми препаратами абиратерон и абиратерона ацетат. 1. Нестероидные противовоспалительные препараты (НПВП) Нами осуществлен синтез комплексов Au и Sn с пироксикамом и скрининг на клеточных линиях HCT-116, MCF-7 и А-549. Значения антипролиферативной активности (IC50) на клеточной линии А-549 и MCF-7 для комплекса Sn (1.8±0.2 μМ) в 2-3 раза ниже, чем для цисплатина (4.1±0.7 μМ). Показано, что комплекс Sn вызывает остановку клеточного цикла в фазе G2/M – подготовка к митозу. С целью конструирования гибридных молекул, в состав которых входят фрагменты НПВП диклофенак (DCF) и фотосенсибилизатора, синтезированы комплексы бора с лигандом субфталоцианином PhSubPc-DCF, PhOSubPc-DCF и изучены их фотофизические свойства. ЭСП и спектры флуоресценции соединений обладают интенсивными поглощением и люминесценцией в видимом диапазоне. Стоксов сдвиг максимума флуоресценции относительно максимума поглощения составляет 14 15 нм. Значение Φf для комплекса PhOSubPc-DCF в ~3 раза выше, чем для исходного соединения без диклофенака. Времена жизни триплетного состояния составляют ~1 мс. Квантовые выходы синглетного кислорода возрастают от PhOSubPc-DCF к PhSubPc-DCF. Введение фрагмента диклофенака приводит к увеличению выхода флуоресценции. (Φf=0.33). Данные скрининга темновой цитотоксичности комплексов свидетельствуют о высоких значениях IC50 для клеточной линии A431 и составляют >30 μM. 2. Гормональные противоопухолевые препараты абиратерон и абиратерона ацетат С целью поиска направленной модификации молекулы абиратерона путем введения атома металла с использованием ОН группы проведен молекулярный докинг абиратерона и комплекса Sn, содержащего фрагмент Me3Sn-О в модель CYP17A1. Результаты докинга свидетельствуют о возможности модификации молекулы абиратерона по ОН группе с введением атома металла, в связи с наличием кармана в области (ILE 205, LEU 209, ARG 239, TYR 201, ASN 202). Нами получен комплекс абиратерона c фрагментом Ph3Sn-, связанным с молекулой препарата по ОН группе, и изучена его антипролиферативная активность на клеточных линиях MCF-7, WI-38, HCT-116 (МТТ-тест). Значения IC50 лежат в наномолярном диапазоне. Синтезированы первые представители комплексов Ru с абиратероном ацетатом с координацией Ru с атомом N пиридина. Для комплекса выполнен первичный скрининг для оценки цитотоксичности на клетках A549, WI38, HCT116, MCF7. Значения IC50 в ~2 раза выше, чем таковые для цисплатина. 3. Лекарственные препараты дибуфелон, BHT-ионол и его модифицированные аналоги При конструировании комплексов металлов с 3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенильными группами, входящими в состав препаратов дибуфелон и BHT, принципиальным является вопрос о возможном механизме их биомолекулярного действия. Изучено влияние противоопухолевого и антиметастатического агента – ранее полученного нами (3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил)тиолата трифенилолова на активность индуцибильной синтазы оксида азота (iNOS) как релевантной биологической мишени in vitro. Соединение Sn (IC50 = 0.47 μМ) вызывало значимое подавление образования NO макрофагами, превосходя препарат сравнения дексаметазон (IC50 = 1.55 μМ). При этом NO-ингибирующий эффект коррелирует с цитотоксичностью, и соединение не подавляло метаболическую активность клеток, как и дексаметазон. Обнаружено, что оловоорганический комплекс вызывает выраженное угнетение противовоспалительного ответа и жизнеспособности макрофагов. Проведен молекулярный докинг комплекса в структуру iNOS. Согласно расчетам, молекула располагается на входе в полость активного сайта и затрудняет проникновение субстрата в активный центр, что может указывать на возможный механизм противоопухолевого и антиметастатического действия комплекса. Комплексы платины с лигандом на основе дибуфелона Для получения соединений Pt(IV) с препаратом дибуфелоном получены комплексы, содержащие 1 или 2 лиганда - дибуфелон. Антипролиферативная активность исследована на клеточных линиях A549, WI38, HCT116 и сопоставима с активностью цисплатина. Наиболее перспективным является комплекс, в состав которого входит два остатка дибуфелона, (активность на порядок выше активности цисплатина: IC50=1.1±0.2 μМ). Для дальнейшей оптимизации дибуфелона и получения комплексов металлов на его основе синтезированы модифицированные лиганды с группой имидазола и изучена их антигликирующая активность. По величине IC50 соединения проявляют активность в 5 раз более высокую, чем контроль - аминогуанидин. Комплексы олова с лигандом на основе BHT (ионола) Синтезирован полидентатный хелатирующий лиганд на основе BHT и ряд оловоорганических комплексов. Для соединений изучены in vitro радикал-связывающие свойства (ДФПГ-тест), реакция с О2▪¯ (NBT-тест), ингибирующая активность фермента липоксигеназы (LOX1B) и люминесцентные войства. Исследование in vitro свидетельствует о способности исходного лиганда (IC50 = 2,8 µM) проявлять антигликирующую активность, превышающую активность аминогуанидана (IC50 = 5166.5 µM) в 1845 раз. Результаты МТТ-теста показали необычные свойства: комплексы олова оказываются менее токсичными, чем исходный органический лиганд, поэтому был проведен дополнительный анализ цитотоксичности с клетками HepG2 и оценены значения CC50. 4. Комплексы рутения с лигандами на основе бексаротена и лонидамина Получен комплекс, в котором бексаротен введен в ароматическую часть молекулы, и изучена его антипролиферативная активность, которая выше, чем для бексаротена, но ниже, чем для цисплатина. Оценено влияние степени окисления металла и переход от координационных к металлоорганическим соединениям на ингибирующую TrxR1 активность и показано, что изменение степени окисления Ru и переход к металлоорганическим соединениям Ru значительно снижает ингибирующую активность. | ||
2 | 1 января 2023 г.-31 декабря 2023 г. | Создание конъюгатов лекарственных препаратов с фармакологически активным металлом как новый подход к разработке терапевтических средств мультимодального действия |
Результаты этапа: Работа выполнена с участием партнера - Волгоградский государственный медицинский университет. Руководитель работ по Договору – заведующий кафедрой фармакологии и биоинформатики ВолгГМУ, академик РАН А.А.Спасов. Результаты, полученные партнером, включены в отчет. Задачами II этапа (2023 г.) являлись синтез, комплексная характеризация и скрининговые исследования (в том числе в соответствии с ТЗ организации-партнера), ряда комплексов металлов с лекарственными препаратами (или их модифицированными структурами) дибуфелон, BHT (ионол), нестероидными противовоспалительными препаратами (НПВП) диклофенак, пироксикам, аспирин и противоопухолевыми препаратами подофиллотоксин, абиратерон и абиратерона ацетат, бексаротен. Для получения и исследования комплексов металлов использованы Pt, Ru, Sn, La, Ga, In, Сe, B. 1. Противоопухолевые препараты, их модифицированные аналоги и комплексы металлов на их основе Синтезированы аналоги подофиллотоксина и тенипозида – ингибиторов топоизомеразы II и полимеризации тубулина, и подтверждено их взаимодействие с указанными мишенями методом молекулярного докинга в область связывания в α,β-тубулиновом димере и в модель одного из двух сайтов связывания этопозида в топоизомеразе II. Полученные данные свидетельствуют о том, что новые соединения вызывают гибель ̴ 50% опухолевых клеток А549 в наномолярном или микромолярном интервале концентраций. Данные соответствуют возможной аффинности соединений к двум белкам-мишеням. Получены комплексы Ru(II) и Ru(III) с препаратом для терапии рака простаты - абиратерон – ингибитором 17α-гидроксилазы (СYР17А). Оценка селективности комплексов показала, что для соединения Ru(II) не выявлено выраженного влияния на показатели жизнедеятельности нормальных клеток, но обнаружено цитотоксическое действие по отношению к клеткам аденокарциномы простаты человека PC3. Проведено детальное исследование цитотоксического действия соединения Ru(II) с использованием метода привитальной фиксации пролиферации. Выявлено антипролиферативное, либо цитолитическое действие по отношению к клеткам PC-3, которое превосходит показатели препарата абиратерон. На I этапе было показано, что значения IC50 для комплекса Sn(IV) с абиратероном на различных линиях раковых клеток лежат в наномолярном диапазоне. На данном этапе изучено взаимодействие комплекса Sn непосредственно с мишенью - 17α-гидроксилазой in vitro. Полученные данные свидетельствуют о связывании с мишенью (значения констант статистически близки таковым для исходного препарата абиратерон), что подтверждено также данными молекулярного докинга в сайт 17α-гидроксилазы. Синтезированы эфиры борных кислот с абиратероном. Проведен молекулярный докинг структуры в модель области связывания абиратерона в -субъединице CYP17A1. Данные молекулярного докинга показывают возможность связывания новых производных с той же областью CYP17A1, с которой взаимодействует абиратерон. Синтезирована триада «препарат - модифицированный аналог - комплекс Ru» на примере препарата бексаротен. Оценка цитотоксичности и селективности действия триады проведена на первичных дермальных фибробластах кожи крыс. Для комплекса Ru(III) не выявлено выраженного влияния на показатели жизнедеятельности фибробластов во всем диапазоне изученных концентраций, а бексаротен и его модифицированный аналог проявляют цитотоксичность. Для определения возможности взаимодействия непосредственно с одной или несколькими мишенями – тиоредоксинредуктазой (TrxR1) и проапоптотической цитозольной киназой (MST1), проведен скрининг in vitro. Наблюдаются отчетливая тенденция: введение атома металла (Ru) в модифицированный лекарственный препарат бексаротен приводит к проявлению селективности - повышению цитотоксичности, но к снижению действия на нормальные клетки, а комплекс Ru(III) значимо ингибирует активность MST1. 2. Нестероидные противовоспалительные препараты (НПВП), их модифицированные аналоги и комплексы металлов на их основе Сочетание в одной молекуле НПВП - диклофенака - неселективного ингибитора ферментов циклооксигеназ (COX-1 и COX-2), и соединений бора является подходом для конструирования препаратов мультимодального действия. Синтезированы новые эфиры борных кислот и диклофенака. Изучение СОХ-1 и СОХ-2 ингибиторной активности показало, что все соединения являются селективными ингибиторами СОХ-2 (более 75%). На примере комплексов Pt синтезированы гибридные соединения, в состав лигандов которых входят как фрагмент диклофенаки или аспирина, так и антиоксидантная фенольная группа. По данным CUPRAC, DPPH МТТ-тестов наблюдается резкое снижение антипролиферативной активности по сравнению с цисплатином, но в то же время - повышение антиоксидантной активности. Синтезирована серия комплексов La, Ce, Ga, In с препаратом диклофенак. Для всех соединений цитотоксического действия на первичные дермальные фибробласты кожи выявлено не было. Комплексы La, Ce, Ga, In обладают высокой ингибирующей активностью (СОХ-1 и СОХ-2), и, кроме того, обладают селективностью действия. Наиболее близким по индексу селективности к диклофенаку оказалось соединение La, которое исследовано in vivo на противовоспалительную, жаропонижающую и анальгезирующую активности. Исследование комплекса La показало его противовоспалительное действие, не уступающее по активности диклофенаку. Проведена экспериментальная оценка анальгетического эффекта и антипиретических свойств веществ в тесте химического болевого раздражения. Субстанция La сопоставима по активности с диклофенаком. Высокую активность проявил комплекс La, блокируя ноцицептивные реакции на 77%. 3. Препараты антиоксидантного действия, их модифицированные аналоги и комплексы металлов на их основе Синтезированы новые соединения, содержащие фрагменты препаратов дибуфелона или BHT и диклофенака и лозартана. Особый интерес представляет гибрид, в молекулу которого входят фрагменты препарата лозартан – антигипертензивного средства, блокатора AT1 рецептора, и антиоксиданта дибуфелона. В ряду соединений, исследованных на способность блокировать АТ1 рецептор, по величине IC50 новый гибрид проявил умеренную активность со значением IC50 = 453.8 мкМ, что в 2 раза выше, чем для пиридоксамина (IC50 =201.4 мкМ). При этом данное соединение более активно, чем лозартан, не проявившим активности, что подтверждает перспективность конструирования коньюгатов «блокатор АТ1 - антиоксидант». На I этапе были получены комплексы Pt(IV) на основе цисплатина с лекарственным препаратом дибуфелон в качестве лиганда. В 2023 г. синтезированы комплексы Pt(IV) на основе оксалиплатина и карбоплатина. Соединения обладают выраженной антиоксидантной активностью. Таким образом полученные данные позволяют выявить наиболее существенные результаты: следует обратить внимание на комплекс Sn с абиратероном, для которого обнаружено связывание с мишенью - 17α-гидроксилазой, а также на комплекс Ru с бексаротеном, который не только избирательно действует на опухолевые клетки, но и является микромолярным ингибитором MST1.; особый интерес представляют комплексы La, Ce, Ga, In с диклофенаком, в частности, комплекс лантана, который селективно действует на мишень СОХ-2 и обладает противовоспалительными, жаропонижающими и анальгезирующими свойствами. | ||
3 | 1 января 2024 г.-31 декабря 2024 г. | Создание конъюгатов лекарственных препаратов с фармакологически активным металлом как новый подход к разработке терапевтических средств мультимодального действия |
Результаты этапа: | ||
4 | 1 января 2025 г.-31 декабря 2025 г. | Создание конъюгатов лекарственных препаратов с фармакологически активным металлом как новый подход к разработке терапевтических средств мультимодального действия |
Результаты этапа: |
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".