MeRSZ online
okoskönyvtár
Több száz tankönyv egy helyen.
Online. Bárhol. Bármikor.
Gyógyszerkémia
4.5.4. Célzott vegyületkönyvtárak alkalmazása vezérmolekula-keresésben
Ebben a részben két olyan példát mutatunk be, ahol olyan jól sikerült a célzott vegyületkönyvtár összeállítása, hogy a kapott vezérmolekula csaknem elérte a fejlesztési jelölt státuszt.
Az eddig felfedezett ötféle neuropeptid-receptor közül az 5-ös alfaj receptora (NPY-5) számos fiziológiai folyamatot befolyásol. Több cég próbált NPY-5-receptorgátlókat kifejleszteni például az elhízás ellen, de az eddigi klinikai vizsgálatok nem hoztak átütő sikert. A GlaxoSmithKline (GSK) saját vegyületkönyvtárát szűrve jutott egy aminotiazol-származékhoz (1), mely az NPY-5 aktivitása, orális biohasznosíthatósága és az agyba történő bejutása miatt kitűnő HTS-találatnak volt tekinthető (Biagetti és mtsai, 2010). A megvásárolható aminotiazol-intermedierből (2) kiindulva számos vegyületet állítottak elő, melyek között a legerősebb affinitást egy azabiciklo[3.1.0]hexán-származék mutatta (endo-3, 4.5.26. ábra). Miután a meglehetősen merev gyűrű ellenére mindkét térszerkezetű molekula aktív volt, sztereoszelektív eljárást fejlesztettek ki mind az endo-, mind az exo-vegyület előállítására.
Harvard
(): . : .
: /hivatkozas/m1334kgyke_1738/#m1334kgyke_1738 ()
Chicago
. . . : .
(: /hivatkozas/m1334kgyke_1738/#m1334kgyke_1738)
APA
(). . .
(: /hivatkozas/m1334kgyke_1738/#m1334kgyke_1738)
4.5.26. ábra. HTS-találat és továbbfejlesztett találat az NPY-5 teszten
Forrás: saját szerkesztés
A kereskedelmi forgalomban kapható 3-pirrolint (4) terc-butiloxi-karbonil- (Boc) védőcsoporttal látták el, majd ródiumkatalizátor jelenlétében etil-diazoacetáttal (EDA) alakították ki a ciklopropilgyűrűt. A kapott két izomer (exo-6 és endo-6) ~ 3:1 arányban keletkezett, ezt kromatográfiásan szétválasztották. Utána mindkettőből aldehidszármazékot készítettek úgy, hogy az észtercsoportot előbb lítium-aluminium-hidriddel alkohollá redukálták, majd Dess-Martin- reagenssel szelektíven oxidálták exo-7 és endo-7 aldehidekké (4.5.27. ábra). Amennyiben a cilklopropilezést N-benzilmaleimidből (8) kiindulva egy difenilszulfónium-származék (9) segítségével végezték erős nukleofil (BEMP) jelenlétében, inverzió játszódott le és a kapott exo-10 és endo-10 aránya 1:3,5-re változott. Ezután az karbonilcsoportokat lítium-alumínium-hidriddel redukálták, a benzil-védőcsoportot Boc-védőcsoportra cserélték, majd az így más arányban izolált 6 észterekből a fent ismertetett módon jutottak az exo-7 és endo-7 aldehidekhez. Ezek az aldehideket aminotiazollal (2) reagáltatva egy reduktív alkilezési lépés után a tiszta endo-3 és exo-3 vegyületeket szolgáltatták.
Harvard
(): . : .
: /hivatkozas/m1334kgyke_1742/#m1334kgyke_1742 ()
Chicago
. . . : .
(: /hivatkozas/m1334kgyke_1742/#m1334kgyke_1742)
APA
(). . .
(: /hivatkozas/m1334kgyke_1742/#m1334kgyke_1742)
4.5.27. ábra. Azabiciklo[3.1.0]hexán-intermedierek sztereoszelektív szintézise
Forrás: saját szerkesztés
A védőcsoport-eltávolítás után két kisebb vegyületkönyvtárat állítottak elő: egy acilezett és egy alkilezett könyvtárat (4.5.28. ábra).
Harvard
(): . : .
: /hivatkozas/m1334kgyke_1746/#m1334kgyke_1746 ()
Chicago
. . . : .
(: /hivatkozas/m1334kgyke_1746/#m1334kgyke_1746)
APA
(). . .
(: /hivatkozas/m1334kgyke_1746/#m1334kgyke_1746)
4.5.28. ábra. Alkil- és acil-azabiciklo[3.1.0]hexán-vegyületkönyvtárak előállítása
Forrás: saját szerkesztés
Az N-acetil-származék kivételével (endo-15) az ily módon előállított összes alifás és aromás amid erősen kötődött az NPY-5 receptorhoz (4.5.3. táblázat). Az egyik legígéretesebb az izopropil-amid volt (endo-16; Ki = 2,5 nM), amely 22 receptorral és ioncsatornával szemben szelektívebbnek bizonyult. Vezérmolekulának már megfelelt a vegyület, de volt három farmakokinetikai paramétere, mely nem tette lehetővé továbbfejlesztését: patkányban túl gyors volt az elimináció (Clint = 137 ml/min/kg), alacsony volt az biohasznosíthatóság (F = 6%), és kicsinek bizonyult a vér/agy gáton való átjutás is (B/B = 0,7). (Ezek az értékek az 1 vegyület esetében mind jobbak voltak, 4.5.26. ábra). A paraméterek további javítása már a vezérmolekula-optimalizálás feladatkörébe tartozik.
4.5.3. táblázat. Azabiciklo[3.1.0]hexán-vegyületek aktivitása az NPY-5 receptoron
|
Harvard (): . : .
: /hivatkozas/m1334kgyke_1752/#m1334kgyke_1752 ()
Chicago . . . : .
(: /hivatkozas/m1334kgyke_1752/#m1334kgyke_1752)
APA (). . .
(: /hivatkozas/m1334kgyke_1752/#m1334kgyke_1752)
|
||||
|
|
R1
|
vegyület
|
R2
|
hNPY-5
(Ki; nM)
|
|
|
-
|
endo-15
|
Me
|
2500
|
|
|
-
|
endo-16
|
i-Pr
|
2,5
|
|
|
|
exo-17
|
Ph
|
12,6
|
|
|
|
endo-17
|
Ph
|
2,5
|
|
endo-
36
|
1-Feniletil
|
–
|
–
|
4
|
A rákellenes gyógyszerek kutatásában különösen fontos szerephez jutnak a kismolekulájú kinázgátlók. Az inzulinszerű növekedési faktor 1-es receptorának (IGF-1R) nagy szerepe van a rákos sejtek növekedésében és ellenálló képességében. A Bristol-Myers Squibb (BMS) kutatói egy célzott kináz-vegyületkönyvtárat vizsgálva találtak egy közepesen aktív pirazolopirimidin-családot (Wittman és mtsai, 2009). Ugyanakkor a HTS-ben néhány egyéb család is mutatott némi aktivitást, amelyekben a közös elem az aminopirazol-rész volt (4.5.29. ábra). A vegyületek célfehérjével képzett komplexeit egykristály-röntgendiffrakcióval vizsgálva bizonyították, hogy ez a szerkezeti elem ténylegesen jól illeszkedik a receptorhoz. Mivel a pirazolo-pirimidin-váz számos kináz inhibitorra jellemző, a vegyészek úgy döntöttek, hogy azt a kevésbé ismert – így könnyebben szabadalmaztatható – pirrolotriazin-vázra cserélik. Néhány, elsőnek szintetizált molekula méréséből kiderült, hogy az aminopirazol 4-es szénatomján rendkívül előnyös a ciklopropil-helyettesítés.
Harvard
(): . : .
: /hivatkozas/m1334kgyke_1754/#m1334kgyke_1754 ()
Chicago
. . . : .
(: /hivatkozas/m1334kgyke_1754/#m1334kgyke_1754)
APA
(). . .
(: /hivatkozas/m1334kgyke_1754/#m1334kgyke_1754)
4.5.29. ábra. HTS-találat és tervezés az IGF-1R-gátlók körében
Forrás: saját szerkesztés
Ezek után nekiláttak egy célzott vegyületkönyvtár létrehozásának. Az eljárás kiindulási anyaga a 3,5-dikloro-pirrolo[1,2-f][1,2,4]triazin (4) volt, ezt 5-ciklopropil-3-aminopirazollal reagáltatva jutottak az 5 intermedierhez. A szintézis kulcslépése a 3-as helyzetű klóratom lecserélése volt különböző aminokkal, amit magas hőmérsékleten (170 oC), mikrohullámú reaktorban végeztek. A legjobb helyettesítő az (S)-prolin, illetve az (S)-2-metilprolin volt (6 és 7 vegyületek), ezekből amidálással rendkívül aktív vegyületekhez (8 és 9) jutottak (4.5.30. ábra).
Harvard
(): . : .
: /hivatkozas/m1334kgyke_1758/#m1334kgyke_1758 ()
Chicago
. . . : .
(: /hivatkozas/m1334kgyke_1758/#m1334kgyke_1758)
APA
(). . .
(: /hivatkozas/m1334kgyke_1758/#m1334kgyke_1758)
4.5.30. ábra. A pirrolo[1,2-f][1,2,4]triazin-vegyületkönyvtár előállítása
Forrás: saját szerkesztés
A biokémiai adatokból kitűnik, hogy az (S)-prolinból képzett 8a ötször aktívabb, mint az (R)-változat (8b). Az aromás és heteroaromás helyettesítők erőteljesen megnövelték az affinitást a szabad NH2-csoporthoz képest (8c, 8f), az R1 helyzetben metilt tartalmazó molekulák nagyobb szelektivitást mutattak a CDK2E kinázokkal szemben (4.5.4. táblázat).
4.5.4. táblázat. Azabiciklo[3.1.0]hexánok hatása az IGF-1R- és CDK2E-teszten
|
|
R1
|
R2
|
IGF-1R
(IC50, nM)
|
CDK2E
(IC50, nM)
|
LHDa
(mg/kg)
|
|
8a
|
H (S)
|
NH2
|
41
|
2
|
|
|
8b
|
H (R)
|
NH2
|
199
|
24
|
|
|
8c
|
H (S)
|
NHPh
|
13
|
322
|
|
|
8d
|
H (S)
|
NH(4-Me-Ph)
|
40
|
1422
|
|
|
8e
|
H (S)
|
NMePh
|
717
|
200
|
|
|
8f
|
H (S)
|
2-NH-tiazol
|
2
|
40
|
|
|
8g
|
H (S)
|
3-NH-piridin
|
9
|
577
|
|
|
9a
|
Me (S)
|
2-NH-tiazol
|
4
|
329
|
12,5
|
|
9b
|
Me (S)
|
3-NH-piridin
|
6
|
1423
|
25
|
|
9c
|
Me (S)
|
2-pirazin
|
3
|
897
|
6,25
|
|
9d
|
Me (S)
|
3-NH-6-F-piridin
|
2
|
1035
|
6,25
|
Megjegyzés: a LHD = Legkisebb hatékony dózis az IGF-SAL modellen
Az IGF1R- és CDK2E-gátlási adatok alapján a négy utolsó vegyület (9a–d) került további vizsgálatra. Hatékonyságukat egy gyors, transzgénalapú IGF-Sal egérmodellben mérték (ebben a tesztben a rákos sejt a kétszeresére növekszik mindössze két nap alatt). Kiderült, hogy a kiválasztott négy legjobb vegyületből a 9c és 9d már 6,25 mg/kg dózisban is teljesen megállítja a rákos sejtek növekedését, míg a 9a csak 12,5 mg/kg, a 9b pedig 25 mg/kg dózisban mutatta ugyanezt a hatást. Ugyanakkor a 9c nagyobb dózisban toxikusnak bizonyult. Ezek alapján a legjobb molekula a 9d, melynek optimalizált, méretnövelt szintézisét a 7 vegyületből a 10 gyűrűs amid köztiterméken keresztül valósították meg (4.5.30. ábra).
A 9d molekula nemcsak az IGF-1R-t gátolta, de a szabályozófolyamat következő lépcsőjében szereplő Akt és MAPK receptorokat is (IC50 = 13 nM, ill. 22 nM). Természetesen elvégezték a molekula teljes ADME- és farmakokinetikai jellemzését is: a 9d vegyület kitűnő felszívódási adattal (Caco-2: 141×10–7 cm/s) és közepestől jó értékig terjedő biohasznosulással rendelkezett. Bár a vizsgált négyféle állatmodellben a leggyorsabb kiürülés éppen az egérben volt, az IGF-SAL eredmények azt mutatták, hogy a plazmakoncentráció elegendő a biológiai hatás elérésére (4.5.5. táblázat).
4.5.5. táblázat. A 9d átlagos kiürülése és biohasznosíthatósága néhány állatmodellben
|
|
Cltot (mL/min/kg)
|
F (%)
|
|
Egér
|
113
|
6
|
|
Patkány
|
20
|
30
|
|
Kutya
|
3,5
|
59
|
|
Majom
|
41
|
8
|
A molekulát gyógyszerbiztonsági szempontból is vizsgálták: a CyP450 enzimeket legfeljebb több mikromolos koncentrációban gátolta, a különböző ioncsatornákon (K, Ca, Na) nem mutatott aktivitást (4.5.6. táblázat), se genotoxikus (AMES-teszt negatív), se hepatotoxikus tulajdonsága (> 50 μM koncentrációig) nem volt.
4.5.6. táblázat. A 9d hatása az ioncsatornákon és a CyP450 enzimeken
|
Ioncsatornák gátlása
IC50 (μM)
|
CyP450 enzimek gátlása
IC50 (μM)
|
|
hERG (K+) > 10
|
3A4 (BzR) > 40
|
|
L-típusú Ca2+ > 10
|
3A4 (BCF) 7
|
|
Na+ > 10
|
2C19 11
|
|
|
2C9 23
|
|
|
2D6 > 40
|
|
|
1A2 > 40
|
Ennek alapján a molekula BMS-754807 vállalati kódszámmal került fázis I vizsgálatra, ahol az első humán adatok szerint alacsony a kiürülés és magas a biohasznosulás, ami nagyon biztató a további fejlesztés szempontjából. Tehát a kutatóknak egy jól megválasztott célzott vegyületkönyvtárból nemcsak egy vezérmolekulát, hanem rövid idő alatt egy gyógyszerjelöltet is sikerült azonosítaniuk.
Tartalomjegyzék
- Gyógyszerkémia
- Impresszum
- Előszó
- Szerzők
- Köszönetnyilvánítás
- 1. A gyógyszerkutatás és -fejlesztés folyamata
- 1.1. Bevezetés
- 1.2. A gyógyszerkutatás és -fejlesztés formái
- 1.3. Az eredeti gyógyszerkutatás és -fejlesztés lépései
- 1.4. A fejlesztésre kiválasztott molekula kialakítása
- 1.5. A preklinikai fejlesztés szakasza
- 1.6. A klinikai fázis I vizsgálat
- 1.7. A klinikai fázis II vizsgálat
- 1.8. A klinikai fázis III vizsgálat
- 1.9. Törzskönyvezés és életciklus-management
- 1.10. Három magyar eredetű gyógyszer az Egyesült Államokban
- 1.11. Irodalomjegyzék
- 1.1. Bevezetés
- 2. Molekuláris célpontok a gyógyszerkutatásban
- 2.1. A gyógyszercélpontok jellegzetességei, mechanizmusalapú megközelítések
- 2.2. A molekuláris/terápiás célpont hitelesítése
- 2.3. A kielégítetlen orvosi igény, a differenciálhatóság és az üzleti szempontok szerepe a célpontválasztásban
- 2.4. A szabadalmi rendszer szerepe a gyógyszerkutatásban
- 2.5. Irodalomjegyzék
- 3. Új modalitások a gyógyszerkutatásban
- 4. Vezérmolekula-keresés
- 4.1. A kémiai kiindulóponttól a vezérmolekuláig vezető folyamat
- 4.2. Kémiai kiindulópont keresése nagy áteresztőképességű szűréssel
- 4.3. Kémiai kiindulópont-keresés fragmensszűréssel
- 4.4. Kémiai kiindulópont-keresés alapváz-helyettesítéssel
- 4.5. Vegyületkönyvtárak a felfedező gyógyszerkutatásban
- 4.5.1. Vegyületkönyvtárak szintézisének felmerülése, történeti előzményei
- 4.5.2. Célzott vegyülettárak a vezérmolekula keresésében
- 4.5.3. A célzott vegyületkönyvtárak szintézise
- 4.5.4. Célzott vegyületkönyvtárak alkalmazása vezérmolekula-keresésben
- 4.5.5. Új technológiák a vegyületkönyvtárak szintézisében és alkalmazásaik
- 4.5.5.1. DNS-kódolt vegyületkönyvtárak (DEL)
- 4.5.5.2. Könyvtárszintézis áramlásos reaktorokban
- 4.5.5.3. Dinamikus kombinatorikus kémia
- 4.5.5.4. Fragmensalapú vegyületkönyvtárak
- 4.5.5.5. Kovalens kötést kialakító vegyületkönyvtárak
- 4.5.5.6. Kovalens fragmens-vegyületkönyvtárak
- 4.5.5.7. Fénnyel aktiválható kovalens fragmens- és kismolekula-vegyületkönyvtárak
- 4.5.5.1. DNS-kódolt vegyületkönyvtárak (DEL)
- 4.5.1. Vegyületkönyvtárak szintézisének felmerülése, történeti előzményei
- 4.6. Gyógyszertervezési módszerek a vezérmolekula-keresésben
- 4.7. Integrált kiindulópont-keresés
- 4.8. A kémiai kiindulópontok és a vezérmolekula-kiválasztás szempontjai (Balogh György Tibor)
- 4.8.1. Fizikai kémiai tulajdonságok a gyógyszerkutatásban
- 4.8.2. ADME-T-tulajdonságok a gyógyszerkutatásban
- 4.8.3. A korai ADME-T-tulajdonságok vizsgálati módszerei és gyógyszerkémiai alkalmazásuk
- 4.8.3.1. In vitro kémiai (PAMPA) sejtes hatóanyag-penetráció- és aktívtranszport-vizsgálat
- 4.8.3.2. A plazmafehérje-kötődés vizsgálata
- 4.8.3.3. In vitro metabolizmusvizsgálat (mikroszomális, CyP, egyéb enzimek)
- 4.8.3.4. In vitro mellékhatás, toxicitási és mutagenitásvizsgálatok
- 4.8.3.5. In vivo mellékhatás- és toxicitásvizsgálatok
- 4.8.3.1. In vitro kémiai (PAMPA) sejtes hatóanyag-penetráció- és aktívtranszport-vizsgálat
- 4.9. A vezérmolekula azonosítása (Keserű György Miklós)
- 4.10. Esettanulmányok (Keserű György Miklós)
- 4.10.1. Természetes anyagok mint kémiai kiindulópontok: a vareniklin (Chantix) felfedezése
- 4.10.2. Fragmensalapú megközelítés a vezérmolekula-keresésben: az ABT-263 felfedezése
- 4.10.3. A nagy áteresztőképességű szűrés (HTS) a vezérmolekula-keresésben: a szitagliptin (Januvia) felfedezése
- 4.10.4. Vezérmolekula-keresés irodalmi előzmények alapján (scaffold hopping): NR2B-altípus-szelektív antagonisták felfedezése
- 4.10.5. Irodalomjegyzék
- 5. Vezérmolekula-optimalizálás
- 6. Hatástani kategóriák
- 6.1. A tápcsatorna és az anyagcsere
- 6.2. Vitaminok
- 6.3. Véralvadásra ható szerek
- 6.4. A szív- és érrendszerre ható szerek
- 6.5. Az endokrin rendszer
- 6.5.1. Női nemi hormonok és gátlóik
- 6.5.2. Férfi nemi hormonok és gátlóik
- 6.5.3. Hipofízis- és hipotalamuszhormonokra ható szerek
- 6.5.4. A szénhidrát-anyagcsere gyógyszerei
- 6.5.5. Pajzsmirigyműködésre ható szerek
- 6.5.6. A kalcium- és csontanyagcsere gyógyszerei
- 6.5.7. Irodalomjegyzék
- 6.6. Az immunrendszerre és a gyulladásra ható szerek
- 6.6.1. A gyulladás molekuláris alapjai
- 6.6.2. Immunszupresszánsok
- 6.6.2.1. T-limfocita-aktivációt gátló szerek
- 6.6.2.2. B-sejt-aktivációt módosító szerek
- 6.6.2.3. B-sejt-differenciálódást gátló szerek
- 6.6.2.4. Proteoszóma-gátló szerek
- 6.6.2.5 Komplementrendszert gátló szerek
- 6.6.2.6. Anticitokin szerek
- 6.6.2.6.1. Nem specifikus citokingátlók
- 6.6.2.6.2. Specifikus citokingátlók
- 6.6.2.6.3. Citokinreceptor-jelátvitel-gátlók (Janus-kináz- (JAK) gátlók)
- 6.6.2.6.4. Kemokinek és sejtadhéziós molekulák antagonistái
- 6.6.2.6.5. Több celluláris támadáspontú immunszupresszív szerek
- 6.6.2.6.6. Egyéb immunszupresszív szerek
- 6.6.2.6.1. Nem specifikus citokingátlók
- 6.6.3. Gyulladáscsökkentő szteroidok
- 6.6.4. Nem szteroid gyulladáscsökkentők, láz- és fájdalomcsillapítók
- 6.6.5. Betegségmódosító antireumatikus szerek (DMARD)
- 6.6.6. Köszvényellenes szerek
- 6.6.7. Antihisztaminok és egyéb allergiaellenes szerek
- 6.6.8. Irodalomjegyzék
- 6.7. Fertőzések és paraziták
- 6.7.1. Antibakteriális szerek
- 6.7.1.1. Antibakteriális szulfonamidok. Szintetikus antituberkulotikumok
- 6.7.1.2. Kinolonkarbonsav-származékok (fluorkinolonok)
- 6.7.1.3. Aminosav és peptid típusú antibiotikumok
- 6.7.1.4. Glikopeptid antibiotikumok
- 6.7.1.5. Béta-laktám antibiotikumok
- 6.7.1.6. Aminoglikozid antibiotikumok
- 6.7.1.7. Makrolid antibiotikumok
- 6.7.1.8. Tetraciklinek
- 6.7.2. Gombaellenes szerek
- 6.7.3. Antivirális szerek
- 6.7.4. Protozoonokra ható szerek
- 6.7.5. Irodalomjegyzék
- 6.7.1. Antibakteriális szerek
- 6.8. Daganatok és immunrendszer
- 6.9. Perifériás idegekre és izmokra ható szerek
- 6.10. A központi idegrendszerre ható szerek
- 6.10.1. Általános érzéstelenítők
- 6.10.2. Opioid analgetikumok
- 6.10.3. Antiepileptikumok
- 6.10.4. Nyugtatók, altatók és anxiolitikumok
- 6.10.5. Antipszichotikumok
- 6.10.6. Antidepresszív szerek
- 6.10.7. Alzheimer elleni és nootróp szerek
- 6.10.8. Antiparkinson szerek
- 6.10.9. Központi támadáspontú izomrelaxánsok
- 6.10.10. Irodalomjegyzék
- HATÓANYAG ADATBÁZIS
Kiadó: Akadémiai Kiadó
Online megjelenés éve: 2026
ISBN: 978 963 664 145 0
A kötet az Akadémiai Kiadónál 2011-ben Gyógyszerkutatás kémiája címen megjelent kézikönyv hagyományaira alapozva a kismolekulás gyógyszerkutatás eszköztárára és módszertanára fókuszál. Újdonságot jelent a magyar nyelvű szakirodalomban, hogy a modern gyógyszerkémiai felfogásnak megfelelően nem pusztán a meglévő gyógyszerkincs kémiáját mutatja be, hanem betekintést enged a kismolekulás gyógyszerek felfedezésének stratégiájába is.
Hivatkozás: https://mersz.hu/keseru-gyogyszerkemia//
BibTeXEndNoteMendeleyZotero
gomb segítségével választhatsz, hogy fejezetről fejezetre lapozva vagy inkább folyamatosan görgetve olvasnád-e a könyvet.
