Transcript Gyógyhatású szénhidrátok - a véralvadásgátlástól a géncsendesítésig

Ezerarcú szénhidrátok
Az MTA Kémiai Tudományok Osztályának
tudományos ülése
Gyógyhatású szénhidrátok – a
véralvadástól a géncsendesítésig
Borbás Anikó
Debreceni Egyetem, Gyógyszerésztudományi Kar,
Gyógyszerészi Kémia Tanszék
Magyar Tudományos Akadémia, Budapest, 2014. november 5.
A szénhidrátok biológiai szerepe
Szénhidrát-fehérje kölcsönhatások:

Gyulladások

Rákos sejtek migrációja

Angiogenezis

Véralvadás szabályozása

Bakteriális fertőzések

Virális fertőzések
A szénhidrátok gyógyászati potenciálja

Óriási és kiaknázatlan

Okok:
1. Regio- és sztereoszelektív glikozilezés
(automatizált szintézis?)
2. Glikozidos kötés in vivo instabilitása
3. Kis energiájú kölcsönhatások

Megoldások:
1. Multivalencia hatás
2. Hidrolitikusan stabil glikomimetikumok:
S- és C-glikozidok
3. Erős kölcsönhatások keresése
Heparin-típusú véralvadásgátlók
Heparin: uronsav-tartalmú, szulfatált poliszacharid
Ionos kölcsönhatás ~100 fehérjével
Klinikai véralvadásgátló 1937 óta (33 tonna, 500millió adag/év)
Hatásmechanizmus
antitrombin:
szerin-proteáz gátló
kis aktivitású endogén
inhibitor
Hosszú heparinlánc
(>18 monomer)
heparinkötő hely
aktív hely
templátgátlás (hármas komplex)
Frakcionált heparin
trombin és Xa faktor:
A véralvadási kaszkád
enzimjei
(Szerin-proteázok)
heparin:
az antitrombin alloszterikus
aktivátora
minimális aktív egység:
pentaszacharid (DEFGH)
Szintetikus heparin pentaszacharid
D
E
F
G
H
Arixtra® (2001): szintetikus oligoszacharid gyógyszer
Szelektív Xa-gátló
Kevesebb mellékhatás, tartósabb hatás
Új pentaszacharidok kutatása:
hosszabb felezési idő, nagyobb aktivitás
1. C.A.A. van Boeckel, M. Petitou; Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 1993, 32, 1671.
2. K.A. Bauer, et al. Cardiovasc. Drug Rev. 2002, 20, 37.
3. C.-H. Chang et al. Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 2014, 53, 9876
Szénhidrát-szulfonsavak
LIPTÁK ANDRÁS (1935. november 6. - 2012. június 11.)
Cél: új antikoagulánsok
Vezérmolekula: idraparinux*
Szulfátészter izoszter helyettesítése → szulfonsavmetil csoport
→ nagyobb stabilitás, nagyobb aktivitás
* P. Westerduin et al. Bioorg. Med. Chem. 1994, 11, 1267.
Szénhidrát-szulfonsavak szintézise
Szulfonsavmetil-csoport szénhidrát-vázon?
1. NaHSO3 addíció C-C kettőskötésre (primer, szekunder helyzet)
 szulfonsav-észterek: kiváló glikozil akceptorok
 glikozilezés uronsavakkal → di-, triszacharidok
 C2, C3-exometilén: sztereoszelektív szulfitaddíció
1. M. Herczeg et al. Org. Lett. 2009, 12, 2619.
2. L. Lázár, et al. Tetrahedron Lett. 2010, 51, 6711.
3. M. Herczeg et al. Carbohydr. Res. 2011, 346, 1827.
4. L. Lázár et al. Tetrahedron, 2012, 68, 7386.
Pentaszacharid-szulfonsavak
1. NaHSO3 addíció tioglikozidon
2. Horner-Wadsworth-Emmons olefináció tioglikozidokon
aktivitás
Nagyobb mennyiség!
Új szulfonsavak!
M. Herczeg, L. Lázár, Zs. Bereczky, K. E. Kövér, I. Timári, J. Kappelmayer, A. Lipták,
S. Antus, A. Borbás, Chem. Eur. J. 2012, 18, 10643.
Méretnövelés
1. NaHSO3 addíció C-C kettőskötésre (primer, szekunder helyzet)
2. Horner-Wadsworth-Emmons olefináció (primer, szekunder helyzet, tioglikozid)
3. Nukleofil szubsztitúció
feltétel: a-tiocsoport vagy rögzített konformáció
1. M. Herczeg et al. Eur. J. Org. Chem. 2013, 12, 5570.
2. E. Mező et al. Carbohydr. Res. 2014, 388, 19.
10-20 g
Pentaszacharidok moduláris szintézise
Öt pentaszachrid
1. M. Herczeg et al. Tetrahedron, 2013, 69, 3149.
2. E. Mező et al. Carbohydr. Res. 2014, 388, 19.
3. M. Herczeg et al. Tetrahedron, 2014, 70, 2919.
mono-, di-, triszulfonsav (2 + 2)
Idraparinux:
R1=R2=R3=OSO3Na
Antikoaguláns aktivitás
Anti-Xa aktivitás
(U/mg)
2153±153
384±139
Arixtra: 1195±189
M. Herczeg, L. Lázár, Zs. Bereczky, K. E. Kövér, I. Timári, J. Kappelmayer, A. Lipták,
S. Antus, A. Borbás, Chem. Eur. J. 2012, 18, 10643.
Szerkezet-hatás összefüggések
NMR-NOE mérések → molekuladinamikai számítások
szabad állapotú
diszulfonsav
oldatfázisú szerkezete
AT-hoz kötött
diszulfonsav
oldatfázisú szerkezete
Egy kiváló antikoaguláns térszerkezete
zöld: szabad; kék: AT-hoz kötött
Pentaszacharid-triszulfonsav térszerkezete?
A triszulfonsav térszerkezetei
 Szignifikáns különbség a szabad és AT-kötött forma között
zöld: szabad; kék: AT-hoz kötött
A di- és triszulfonsav térszerkezetei
Stabil glikomimetikumok szintézise
S-kötésű diszacharidok és glikokonjugátumok






tio-akceptor glikozilezése
SN2-reakciók 1-tioaldózzal
1-tiolátok Michael addíciója cukor enonokra
tiolok Ferrier reakciója glikálokkal
anhidro cukrok gyűrűnyitása 1-tioaldóz
nukleofilekkel
tiolok gyökös addíciója alkénekre
(„tio-click” / tio-katt reakció - fotokatalitikus)
1. T. Posner, Chem. Ber. 1905,38, 646
2. C. E. Hoyle, T. Y. Lee, T. Roper, J. Polym. Sci. Part A: Polym. Chem. 2004, 42, 5301
3. A. Dondoni, Angew, Chem. Int. Ed. 2008, 47, 8995
Tioladdíció szénhidrátvázon
Alkén partner: glikálok, Ferrier-glikálok
 regio- és sztereoszelektív
 nem függ a cukorkonfigurációtól
 diszacharidok, glikoproteinek,
glikolopidek stabil S-analógjai
L. Lázár, M. Csávás, M. Herczeg, P. Herczegh, A. Borbás, Org. Lett. 2012, 14, 4650.
Tioladdíció 2-acetoxi-glikálon
~60-100% konverzió
Rekcióközeg: toluol / MeOH / oldószerelegy
1. L. Lázár et al. Org. Lett. 2012, 14, 4650.
2. L. Lázár et al. Org. Biomol. Chem. 2013, 11, 5339.
Multivalens szénhidrátligandumok
HIV gp120 dokkoló
glikoprotein
Humán immundeficiencia vírus
(HIV)
• multivalens kötődés
• a-(1-2)-kötésű mannobiozidok
• multivalens ligandumok
• bioaktív rész:
tioladdíció Ferrier-glikálon
• HIV-fertőzés: gp120 kötődése a dendritikus sejtek mannóz-kötő lektinjéhez
• potenciális HIV-ellenes terápia: mannóz kötő lektinek blokkolása multivalens
ligandumokkal
1. S. Sattin et al. Acs. Chem. Biol. 2010, 5, 301
2. M. Thépaut et al. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 2518
Mannobozid mimetikum
 konjugálásra alkalmas mannobiozid : 6 lépés
(hagyományos szintézis: ~15-20 lépés!)
Önszerveződő mannobiozid ligandum
Aggregáció
(~100 nm)
lektin-kötődés
1. Sz. Tollas et al. Eur. J. Med. Chem. 2012, 54, 943.
2. M. Csávás et al. Tetrahedron Lett. 2014,
Tioladdíció nukleozidon
Nukleozid- és nukleotid analóg gyógyszerek




Antivirális (pl. zidovudin, didanozin,
stavudin, aciklovir, penciklovir,
lamivudin, entekavir)
Daganatellenes (pl. citarabin,
gemcitabin)
Immunstimuláns (inozin, pranobex)
Géncsendesítésben alkalmazott
(pegaptanib)
Sztereoszelektív tioladdíció → Új nukleozidszármzékok
Cél: peptid-nukleinsavak szintézise
peptidszintézis
 peptid-nukleinsav
 géncsendesítés
Ciszteinil-uridin monomer
~ 1: 1
D-ribo : L-lixo
Szilárd fázis
Szilárd fázisú peptidszintézis
a) Fmoc hasítás
b) Peptidkötés
4 ciklus
Wang
gyanta
c) CF3COOH
Sáfárkodás a tálentumokkal
TÁMOP 4.2.1/B-09/1/KONV-2010-0007
OTKA K 105459 (E. Kövér Katalin)
OTKA K 109208
TÁMOP 4.2.4.A/2-11-1-2012-0001
(Nemzeti Kiválóság Program)
Eszenyi Dániel,
Báleganem
Tamás,szűkölködünk
Bege Miklós, Prof. Herczegh Pál,
Amiben
Nagy László Zsolt, dr. Csávás Magdolna, Varga Mariann,Tollas Szilvia,
Demeter Fruzsina, Kicsák Máté, Molnár József Dénes
Rőth Józsefné, dr. Bereczki Ilona, dr. Herczeg Mihály, Mező Erika
Hadházi Ádám, Demeter Tamás, Varga Eszter, Szilágyi Eszter, Zsíros Zita,
Pénzes András, Varga Szabolcs, Nábrádi Péter, Vitár Zsófia, Molnár Nikolett,
Debreczeni Nóra, Szűcs Zsolt, Sónyák Ádám …
Köszönetnyilvánítás













Prof. Lipták András
Prof. Antus Sándor
Dr. Lázár László
Dr. Mándi Attila
Dr. Fekete Anikó
Jánossy Lóránt
Prof. E. Kövér Katalin
Timári István
Gyöngyösi Tamás
Dr. Komáromi István
Dr. Fehér Krisztina
DE Gyógyszerésztudományi Kar
DE TTK Szerves Kémia Tanszék




Prof. Somsák László
Dr. Tóth Marietta
Dr. Juhász László
Dr. Tóth Marietta

Prof. Kéki Sándor
Dr. Kiss-Szikszai Attila
Dr. Bényei Attila

Dr. Pénzes-Daku Krisztina (DE, ÁOK)

Prof. Kappelmayer János (DE, ÁOK)
Dr. Bereczky Zsuzsanna (DE, ÁOK)




Dr. Lenka Malinovska, Brno
(mannóz-kötő lektinek)

Prof. Lieve Naesens, Leuven
(antivirális vizsgálatok)