|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИСТИНА ИНХС РАН |
||
Новые подходы к созданию низкомолекулярных ингибиторов бета-лактамазНИР
- Руководитель НИР: Антипин Р.Л.
- Участники НИР: Григоренко В.Г., Иванишин Т.В., Мажуга А.Г., Рубцова М.Ю., Филатова Е.В.
- Подразделение: Кафедра органической химии
- Срок исполнения: 1 января 2014 г. - 31 декабря 2016 г.
- Номер договора (контракта, соглашения): 14-04-01195
- Номер ЦИТИС: 01201451504
- Тип: Фундаментальная
- Приоритетное направление научных исследований: Живые системы, медицинские технологии, медицинская химия и новые лекарственные средства
-
Рубрики ГРНТИ:
- 31.27.51 Биохимические проблемы фармакологии и химиотерапии
- 31.23.25 Антибиотики
-
Ключевые слова:
ингибитор, сульбактам, бета-лактамаза, роданин
-
Описание:
Бета-лактамные антибиотики являются наиболее широко используемым классом антибактериальных средств для лечения инфекций. Основным фактором, ограничивающим клиническую эффективность бета-лактамов, является способность микроорганизмов вырабатывать бета-лактамазы – гидролитические ферменты, разрушающие структуру антибиотика. Ингибирование данных ферментов является в настоящее время наиболее перспективным способом преодоления резистентности бактерий к бета-лактамным антибиотикам. Целью данного проекта является химический синтез новых ингибиторов бета-лактамаз, которые будут использоваться в комбинации с бета-лактамными антибиотиками для химиотерапии инфекционных заболеваний. Проект направлен на создание инновационных подходов для преодоления антибиотикорезистентности – способности микроорганизмов – возбудителей инфекционных заболеваний вырабатывать устойчивость к действию антибиотиков. Изучение данного явления и поиск адекватных способов повышения эффективности лечения инфекционных заболеваний антибиотиками является важной фундаментальной проблемой. Антибиотики являются единственными препаратами, способными обеспечить быструю защиту при инфицировании широким кругом агентов бактериальной природы. С точки зрения обеспечения биологической безопасности страны антибиотики могут рассматриваться как основное лекарственное средство. Более половины всех используемых в настоящее время в мире антибиотиков составляют бета-лактамы. Особенно велико значение бета-лактамных антибиотиков в связи с эпидемиями СПИДа, туберкулеза, распространением иммунодефицитных состояний организма. В указанных случаях большинство больных заражены сопутствующими бактериальными инфекциями, особенно легочной локализации, что во многих случаях и является причиной летального исхода. При этом устойчивость микроорганизмов к бета-лактамным антибиотикам является одной из самых распространенных в настоящее время. Проект будет направлен на поиск лекарственных средств, позволяющих преодолеть устойчивость микроорганизмов к бета-лактамным антибиотикам.
-
Планируемые результаты:
Будут проведены предварительные экспериментальные и теоретические исследования по дизайну и синтезу новых органических соединений - низкомолекулярных ингибиторов бета-лактамаз трех типов. Будет проведен синтез, оптимизация и масштабирование метода получения органических соединений. Изучены физико-химические характеристики полученных соединений, включающих ЯМР и ИК спектроскопию, масс-спектрометрию, элементный анализ. Будет подготовлена одна публикация в высокорейтинговый журнал, коллектив проекта планирует участие в двух конференциях. Предложенные ингибиторы будут исследованы в биотестах на следующих этапах работы. 2015. Тестирование полученных потенциальных ингибиторов бета-лактамазы (ТЕМ-1) в условиях in vitro и in vivo (на индивидуальных ферментах и культуре клеток E.coli, продуцирующих рекомбинантные ферменты бета-лактамаз). Выявление ингибиторов, обладающих лучшими характеристиками в тестах in vitro и in vivo. Оптимизация соединений-лидеров in silico. 2016. Получение серии оптимизированных соединений. Тестирование полученных потенциальных ингибиторов бета-лактамазы (ТЕМ-1, СТХ-М, VIM, IMP, OXA) в условиях in vitro и in vivo (на индивидуальных ферментах и культуре клеток E.coli, продуцирующих рекомбинантные ферменты бета-лактамаз).
-
Основные результаты:
1. Для полноценного моделирования необходимо учитывать растворимость потенциальных ингибиторов бета-лактамазы в физиологических средах. Повысить растворимость перспективных ингибиторов можно при помощи введения гидрофильных фрагментов, таких как карбоксильная группа. 2. В ингибиторах обязательно присутствие 2,4-дихлорарильного фрагмента. При уменьшении количества атомов хлора, а так же и при их отсутствии ингибирования практически не наблюдается. 3. Можно предположить, что по наблюдаемым кинетическим закономерностям ингибирование отвечает схеме конкурентного ингибирования, либо смешанного с предпочтительным связыванием с ингибитора со свободным ферментом, чем с фермент-субстратным комплексом.
- Добавил в систему: Григоренко Виталий Георгиевич
Источник финансирования НИР
| грант РФФИ |
Этапы НИР
| # | Сроки | Название |
| 1 | 1 января 2014 г.-31 декабря 2014 г. | Новые подходы к созданию низкомолекулярных ингибиторов бета-лактамаз |
| Результаты этапа: | ||
| 2 | 1 января 2015 г.-31 декабря 2015 г. | Новые подходы к созданию низкомолекулярных ингибиторов бета-лактамаз |
| Результаты этапа: Текущий этап исследования включает в себя биологические испытания полученных соединений. Основной целью данного этапа работы являлось определение ингибирующей способности полученных соединений к рекомбинантным формам бета-лактамаз TEM-1 и VIM-4 по субстрату CENTA. Для синтезированных на предыдущем этапе соединений были получены данные по начальным скоростям. Для соединений, показавших наилучшие результаты в кинетических экспериментах были получены константы ингибирования. Экспериментально полученные константы ингибирования бета-лактамазы TEM-1 новыми ингибиторами были сравнены с константами ингибирования для сульбактама. Исследуемые ингибиторы проявляют активность, но являются менее эффективными для TEM-1 в сравнении с сульбактамом, но следует принять во внимание их не бета-лактамную природу, благодаря чему можно ожидать более высокую возможность необратимого ингибирования фермента, в отличие от известных используемых препаратов, имеющих исключительно бета-лактамную природу. Дальнейшим направлением исследования стала оптимизация полученных соединений. Для этого был синтезирован ряд мочевин, содержащих феноксисодержащий фрагмент. К сожалению, полученные соединения показали крайне низкую растворимость в физиологических средах, что не позволило провести полноценные биологические испытания этих соединений. Для повышения растворимости было предложено ввести в синтезированные соединения гидрофильные фрагменты. В качестве таких соединений были предложены производные тиомочевины, поскольку синтез изотиоцианатов требует менее токсичных реагентов, чем синтез изоцианатов, а замена атома кислорода на атом серы в структуре не приводит к существенному различию в распределении электронной плотности в молекуле. Полученные кривые показывают, что ингибитор, содержащий 2,4-дихлорарильный фрагментявляется наиболее эффективным из исследуемых. Остальные соединения, содержащие только один атом хлора или вовсе не содержащие атома галогена проявляют меньшую ингибирующую способность, что коррелирует с наличием атомов хлора в арильном фрагменте. Таким образом показано, что наличие 2,4-дихлорарильного фрагмента играет важную роль в ингибировании бета-лактамазы. | ||
| 3 | 1 января 2016 г.-31 декабря 2016 г. | Новые подходы к созданию низкомолекулярных ингибиторов бета-лактамаз |
| Результаты этапа: 1. Для полноценного моделирования необходимо учитывать растворимость потенциальных ингибиторов бета-лактамазы в физиологических средах. Повысить растворимость перспективных ингибиторов можно при помощи введения гидрофильных фрагментов, таких как карбоксильная группа. 2. В ингибиторах обязательно присутствие 2,4-дихлорарильного фрагмента. При уменьшении количества атомов хлора, а так же и при их отсутствии ингибирования практически не наблюдается. 3. Можно предположить, что по наблюдаемым кинетическим закономерностям ингибирование отвечает схеме конкурентного ингибирования, либо смешанного с предпочтительным связыванием с ингибитора со свободным ферментом, чем с фермент-субстратным комплексом. | ||
Прикрепленные к НИР результаты
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".