CZ20135A3 - Využití polymethiniových solí jako senzorů pro nádorové markery - Google Patents

Využití polymethiniových solí jako senzorů pro nádorové markery Download PDF

Info

Publication number
CZ20135A3
CZ20135A3 CZ2013-5A CZ20135A CZ20135A3 CZ 20135 A3 CZ20135 A3 CZ 20135A3 CZ 20135 A CZ20135 A CZ 20135A CZ 20135 A3 CZ20135 A3 CZ 20135A3
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
salts
polymethium
formulas
substituent
tumor
Prior art date
Application number
CZ2013-5A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ304948B6 (cs
Inventor
Vladimír Král
Jarmila Králová
Pavel Martásek
Tomáš Bříza
Zdeněk Kejík
Original Assignee
Vysoká škola chemicko-technologická v Praze
Ústav molekulární genetiky Akademie věd ČR
1. Lf Univerzity Karlovy
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Vysoká škola chemicko-technologická v Praze, Ústav molekulární genetiky Akademie věd ČR, 1. Lf Univerzity Karlovy filed Critical Vysoká škola chemicko-technologická v Praze
Priority to CZ2013-5A priority Critical patent/CZ304948B6/cs
Publication of CZ20135A3 publication Critical patent/CZ20135A3/cs
Publication of CZ304948B6 publication Critical patent/CZ304948B6/cs

Links

Landscapes

  • Medicines Containing Antibodies Or Antigens For Use As Internal Diagnostic Agents (AREA)

Abstract

Řešení se týká využití polymethiniových solí obecných vzorců I a II pro přípravu optických senzorů využitelných pro stanovení nádorových markerů, sulfátovaných analytů, fosfátů, sacharidů, pro přípravu systému pro diagnostiku nádoru, pro cílený transport léčiv a kombinovanou terapii a pro inhibici a destrukci sacharidových a záporně nabitých receptorů na povrchu a uvnitř nádorových buněk.

Description

Využití polymethiniových solí jako senzorů pro nádorové markéry
Oblast techniky
Vynález se týká použití optických senzorových systémů založených polymethiniových solích. Tyto systémy mohou být využity pro stanovení tumorových markérů s jejich využitím v rozpoznávání, diagnostice a terapii nádorových onemocnění.
Tyto systémy jsou založeny na použití strukturního motivu polymethiniových solí připravených z příslušných malondialdehydů. Tyto látky jsou vhodně substituovány skupinami zvyšující jejich rozpustnost a selektivitu pro cílový analyt.
Dosavadní stav techniky
Navzdory významnému pokroku, dosaženého během usilovného výzkumu diagnózy a léčby rakoviny, je její mortalita zatím stále příliš vysoká. Pro úspěšnou léčbu rakoviny je včasná diagnóza klíčovým faktorem. Pro řešení tohoto úkolu je nutno rozpoznávat rakovinu na buněčné úrovni. Její efektivní rozpoznávání může být založeno na specifických interakcích analytického činidla a vhodného molekulárního partnera, např. rakovinového (nádorového) markéru. Markéry, kterými mohou být například proteiny, sacharidy, metabolity nebo nukleové kyseliny, jsou důležité molekulární znaky buněčného fenotypu a mohou být použity pro rozpoznávání určitého buněčného typu. Tyto buněčné znaky se mění během rakovinového vývoje. Detekce těchto změn může být použita i pro diagnózu rakoviny v časné fázi. Tyto optické sensory mohou být použity v diagnostice nádorových onemocnění, v cílené protinádorové terapii jako rozpoznávací část systému pro transport léčiv anebo pokud jsou tyto nádorové markéry funkční součástí nádorových receptorů, tak pro jejich přímou inhibici.
Optické sensory pro nádorové markéry byly již několikrát popsány. Jedná se o konjugáty monoklonálních protilátek a fluorescenčních molekul (Jelínek, R., Kolusheva, S. (2004): Carbohydrate biosensors. Chem. Rev. 104, 5987-6015). Ty sice dosahují vysoké účinnosti, nicméně jejich praktické využití silně limituje jejich vysoká cena. V oblasti optických chemosensorů je známých řešení pouze několik (Kejík, Z., Bříza, T., Králová, J., Martásek, P., Vladimír, K. (2010): Selective recognition of saccharide type tumor markér with natural and synthetic ligands: New trend in cancer diagnosis. Anal. Bioanal. Chem. 398, 1865-1870). Jedná se například o porfyrinové systémy na bázi metaloporfyrinů, které lze využít jako sensory pro oligosacharidové markéry (Sugasaki, A., Sugiyasu, K., Ikeda, M., Takeuchi, M., Shinkai, S. (2001): First successful molecular design of an artificial lewis oligosaccharide binding systém utilizing positive homotropic allosterism. J. Am. Chem. Soc. 123, 10239-10244), dále o konjugáty porfyrinů se žlučovými kyselinami využitelnými pro záporně nabité polysacharidové markéry (Králová, J., Koivukorpi, J., Kejík, Z., Poučková, P., Sievanen, E., Kolehmainen, E., Král, V. (2008): Porphyrin-bile acid conjugates: from saccharide recognition in the solution to the selective cancer cell fluorescence detection. Org. Biomol. Chem. 6, 1548-1552), metalokomplexy pro lysofosfátovou kyselinu a gangliosidy (Alpturk, O., Rusin, O., Fakayode, S., O., Wang, W., Escobedo, J., O., Wamer, I., M., Crowe, V., E., Král, V., Pruet, J., M., Strongin, R., M. (2006): Lanthanide complexes as fluorescent indicators for neutrál sugars and cancer biomarkers. PNAS 103, 9756-9760) a dále systémy na bázi borových kyselin pro stanovení sialové kyseliny a sialových Lewisových antigenů (Yang, Y., Lewis, P., T., Escobedo, J., O., Luče, N., N., Treleaven, W., D., Cook, R., L., Strongin, R., M. (2004): Mild colorimetric detection of sialic acid. Collect. Czech. Chem. Commun. 69, 1282-1291).
Právě polymethiniové sole mají řadu vlastností, které je předurčují pro použití v optických senzorech, jako například vysoká hodnota optického koeficientu, poloha absorpčních maxim ve viditelné oblasti, vysokou fluorescenci a vysoké spektrální změny při vazbě na analyt. (Gomes-Hens, A., Aguilar-Caballos, Μ., P. (2004): Long-wavelength fluorophores new trends in their analytical use. Trends in Analytical Chemistry 23, 127136.), (Ajayaghosh, A. (2005): Chemistry of squaraine-derived materials: Near-IR dyes, low band gap systems, and cation senzors. Accounts of Chemical Research 38, 449-459), (Král, V., Vašek, P., Cígler, P., Králová, J., Poučková, P. (2004): Preparation of porphyrin derivatives with polymethine substitution for photodynamic therapy. Czech Rep. 13 pp. CODEN: CZXXED CZ 293672 B6 20040616 CAN 142:219085 AN 2004:942137 CAPLUS)
Optické systémy na bázi polymethiniových solí pro rozpoznávání byly již popsány. Nicméně toto stanovení bylo provedeno jen v případě pentamethiniových solí substituovaných v poloze γ para-nitrofenyl skupinou, a to pouze pro heparin, DNA a sulfátový anion (Bříza, T., Kejík, Z., Císařová, I., Králová, J., Martásek, P., Král, V. (2008): Optical sensing of sulfáte by polymethinium salt receptors: colorimetric senzor for heparin. Chem. Comm. 16, 1901-1903.). Použití γ-para-nitrofenyl substituovaných pentamethiniových solí a stanovení těchto analytů není předmětem tohoto patentu. Navíc aplikace výše zmíněných solí vyžadovala použití poměrně velkého přídavku organických rozpouštědel do pufřu během měření, což značně snižovalo využitelnost tohoto stanovení. Dalším problémem tohoto strukturního motivu, je substituce nitro skupinou. V naši předchozí práci (Bříza, T., Kejík, Z., Císařová, I., Králová, J., Martásek, P., Král, V. (2008): Optical sensing of sulfáte by polymethinium salt receptors: colorimetric senzor for heparin. Chem. Comm. 16, 1901-1903.) byla tato skupina využita neboť usnadňovala krystalizaci těchto látek a následné určení jejich 3D struktur. Nicméně nevýhoda nitrovaných látek je jejich značně nižší fluorescenční výtěžek, což znevýhodňuje jejich použití jako optických sensorů. Z tohoto důvodu je výrazně lepší připravit pro účely optických senzorů, polymethiniové sole s odlišnou γ-aryl substitucí. Dosud však nebyl publikován optických systém pro stanovení nádorových markérů na základě γ-aryl substituovaných polymethiniových solí bez nitrofenylové skupiny. Proto bylo naším cílem připravit takové optické systémy, které by toto stanovení umožňovaly. Ty by bylo možno následně použít pro rozpoznávání nádorových markérů a kombinovat je pak s antinádorovou terapií založenou na rozpoznávání, cíleném transportu, inhibici a destrukci těchto receptorů.
Příprava těchto systémů, jejich využití pro detekci a rozpoznávání nádorových markérů s cílem uplatnění těchto systémů v diagnostice nádoru a antinádorové terapii jsou předmětem tohoto patentu.
Podstata vynálezu
Uvedené nevýhody odstraňuje použití polymethiniových solí s γ-aryl substitucí, které vykazují vysokou absorpcí, emisi v optimální oblasti (600-800 nm) pro práci s biologickým materiálem, vysoké spektrální změny při interakci s analyty a jsou dostatečně stabilní za daných podmínek.
Předmětem vynálezu jsou polymethiniové sole obecného vzorce I,
kde obě koncové heteroaromatické skupiny methiniového řetězce jsou totožné a tvoří je heteroaromatické cykly odvozené od benzenu, jejichž konkrétní struktura je charakterizována skupinou A, Β, X, Y a jednou nebo více skupinami R na obou koncích methiniové sole, * · · · kde skupina A jsou alkyl Cl až Cl2- substituenty, glykolové řetězce s počtem 1 až 8 glykolových (-OCH2CH2-) opakujících se jednotek končící O-alkyl substituentem Cl až C12 nebo -OH skupinou, alkyl Cl až C8 sulfonové kyseliny nebo odpovídající jejich lithné nebo sodné, nebo draselné, nebo česné, nebo rubidné sole, benzylová skupina, allylová skupina, 8substituovaný kobalt bis(dikarbollid) a nebo cyklodextrinový kruh různé velikosti (α - γ), kde skupina B je aromatický nebo heteroaromatický kruh, který může být dále substituován jedním či více stejnými nebo různými substituenty vybranými ze skupiny: fluor, chlor, brom, jod, hydroxy-, trifluormetyl, O-metyl,, O-etyl, O-propyl, O-trimetylsilyl, thiol, S-metyl, S-etyl, S-propyl, amino, N-metyl, N-etyl, N-propyl, N-butyl, N-dimethyl, N-dietyl, N-dipropyl, N-dibutyl, N-bocyl, nitril, karboxyl, karboxymetyl, karboxyetyl, karboxypropyl, karboxybutyl, azid, kyanát, kde v případě dvojnásobně nabitých solí, skupinu B tvoří A-alkylamoniumheteroaromát, trialkylamoniový substituent nebo dialkylsulfoniový substituent, přičemž kvartemizace na atomu dusíku nebo síry je provedena skupinou A, kde skupina R je vodík, fluor, chlor, brom, jod, hydroxy, trifluormetyl, O-trimetylsilyl, thiol, S-metyl, S-etyl, S-propyl, amino, N-metyl, N-etyl, N-propyl, N-butyl, N-dimethyl, Ndietyl, N-dipropyl, N-dibutyl, N-bocyl, nitril, karboxyl, karboxymetyl, karboxyetyl, karboxypropyl, karboxybutyl, nitroso, azid, kyanát, isokyanát, thiokyanát, isothiokyanát, Nalkyl, N-dialkyl substituent s Cl až C 12- řetězcem, alkyl Cl až Cl2- substituent, O-alkyl Cl až Cl2- substituent, glykolový řetězec s počtem 1 až 8 glykolových jednotek končící O-alkyl substituentem Cl až Cl2- nebo -OH skupinou, 8-substituovaný kobalt bis(dikarbollid) a nebo cyklodextrinový kruh různé velikosti (α - γ), kde X je dusík, kyslík, síra, selen nebo dimetyl methylenová skupina, kde Y je chlorid, bromid, jodid, tetrafluroborát, chloristan, acetát, metylsulfonát, toluensulfonát, nebo nonafluorbutylsulfonát a polymethiniové sole obecného vzorce II,
B kde obě koncové heteroaromatické skupiny methiniového řetězce jsou totožné a tvoří je heteroaromatické cykly odvozené od naftalenu a kde skupiny A, Β, X, Y a R mají vpředu uvedený význam.
Předmětem vynálezu jsou polymethiniové sole obecného vzorce I a II, pro přípravu optických senzorových systémů pro diagnostiku a terapii. Zjistili jsme, že tyto sole vykazují vysokou absorpci a emisi a jejich maxima se nachází v oblasti ideální pro biologické materiály (600-800nm). Dále tyto sole vykazují silné spektrální změny při interakci s cílovými analyty a zároveň vykazují vysokou selektivitu pro daný cílový motiv.
Polymethiniové sole, které jsou předmětem tohoto patentu, jsou založeny na kondenzaci vhodného aromatického malondialdehydu se solí příslušného heteroaromátu (Schéma 1) tak, jak je příprava popsána pro podobné systémy s nitroskupinou na aromátu γ-poloze pentamethiniového řetězce. (Bříza, T., Kejík, Z., Císařová, I., Králová, J., Martásek, P., Král, V. (2008): Optical sensing of sulfáte by polymethinium salt receptors: colorimetric senzor for heparin. Chem. Comm. 16, 1901-1903.) Nesymetrické polymethiniové sole lze připravit dle námi již dříve popsaných postupů týkajících se podobných struktur s nitroskupinou na aromátu γ-poloze pentamethiniového řetězce. (Bříza T., Kejík Z., Králová J., Martásek P., Král V. (2009): Synthesis of unsymmetric cyanine dye via merocyanine and their interaction with DNA. Coli. Czech. Chem. Comm. 74, 1081-1090) s tím rozdílem, že je pro jejich syntézu využito neutrálního merocyaninového barviva, které je finálně kondenzováno se solí příslušného heteroaromátu (Schéma 1).
Schéma 1 ···<
Dosud popsané polymethiniové sole s nitrofenylovou substitucí v γ-poloze mají značně omezenou použitelnost jako optické senzory díky potlačení jejich fluorescence elektronegativní nitro skupinou. Na druhé straně jejich spektrální vlastnosti naznačují jejich využitelnost pro tyto aplikace. Proto jsme se zaměřili na studium jejich selektivity a afinity pro tumorové markéry.
Naším cílem bylo nalezení vhodného strukturního motivu na bázi polymethniniových solí bez nitrofenylové substituce v γ-poloze pentamethiniového řetězce a zároveň, aby tyto látky vykazovaly selektivitu nebo specifickou odpověď pro daný analyt. Překvapivě jsme zjistili, že tyto látky vykazují nejen výraznou preferenci polysulfátových polysacharidů oproti stejně nabytým polysacharidům s karboxylovou substitucí, ale že i vhodná změna jejich struktury nebo podmínek stanovení může značně rozšířit oblast jejich použitelnosti jako optických senzorů. Naše výsledky ukazují, že selektivita těchto solí pro cílový analyt může být vhodným designem výrazně zvýšena. Následuje výčet jednotlivých oblastí, kde lze naše látky využít:
Optické sensory pro stanovení nádorových markérů
Pozorovali jsme vysokou afinitu a výrazné spektrální změny pro tumorové markéry polymethiniových solí v závislosti na struktuře těchto solí a podmínkách stanovení. Obdržená data prokázala, že vhodně navržené polymethiniové sole mohou být použity pro specifické stanovení různých skupin nádorových markérů, jako jsou např. sacharidové markéry a metabolické markéry. Například selektivita pro cholesterol sulfát může být dosažena substitucí sole cyklodextrinovou jednotkou. Penthamethiniová sůl 4 s touto jednotkou vykazuje selektivitu pro cholesterol sulfát. Pozorovali jsme, že selektivita pro cholesterol sulfát může být dosažena i bez cyklodextrinové jednotky, ale za specifických podmínek, a tím je přítomnost kardiolipinu. Vysoce překvapivé výsledky jsme pozorovali pro pentamethiniovou sůl 2 s dvěma kladnými náboji. Tato sůl vykazuje vysokou afinitu pro tři různé tumorové markéry - polysulfátové sacharidy, cholesterol sulfát a kardiolipin, nicméně pokaždé s jinou odezvou. Pro polysulfátové sacharidy jsme pozorovali pokles intenzity spektrálního pásu a posun ke kratším vlnovým délkám, pro cholesterol sulfát jsme pozorovali pokles intensity spektrálního pásu a posun k delším vlnovým délkám a pro kardiolipin nárůst intensity spektrálního pásu a posun k větším vlnovým délkám. Selektivitu našich polymethiniových solí pro tumorové markéry jsme prokázali pomocí UV-Vis spektroskopie a je doložena následujícími tabulkami (tabulka 1 a 2), dále grafy (1-3, 6-8).
Tabulka 1
Interakce sole 2 se studovanými analyty
Polysacharid Náboj Počet sulfátových skupin Komplex polysacharid: sůl Log Ks
Chodroitin sulfát -2 1 1:1 5.60
1:2 12.0
Heparan sulfát -2 1 1:1 5.80
1:2 12.3
Heparin -4 3 1:2 11.2
1:3 17.3
Dextran sulfát -4 4 1:4 34.0
• · • · · · • * • · ·
Tabulka 2
Interakce sole 2 a 4 se studovanými analyty
Analyt stechiometrie komplexu Ks - konstanta stability
2 4
Cholesterol 1:1 2x106 2x107
suflát 2:1 1x10 2x10
Heparin 1:1 2xl05 2x104
2:1 6x10 3xl06
Cholesterol interakce nepozorována
Optické sensory pro stanovení a rozpoznávání sulfátovaných analytů
Selektivitu našich polymethiniových solí pro sulfátované analyty jsme prokázali pomocí UV-Vis spektroskopie (předcházející tabulky 1 a 2, dále grafy (1-6)).
Provedená studie ukazuje silnou korelaci spektrální odpovědi látky 2 s rostoucím počtem sulfátových skupin v molekule. Provedli jsme kontrolní experiment pro dextran sulfát a jeho porovnáni s heparinem. Pozorovali jsme výrazně odlišnou odpověď pro stejně nabité sloučeniny s různým počtem sulfátových skupin. Náboj a počet sacharidových skupin je vztažen na disacharidovou jednotku. Hyaluronová kyselina byla použita jako kontrolní experiment pro odezvu nesulfátovaného proteoglykanu. Studie byla provedena ve fosfátovém pufru (c=lmM) při pH 7.34.
V této části studie jsme pozorovali, že vhodně substituované polymethiniové sole např. sůl 4 vykazují selektivitu i pro mono-sulfátované analyty. Vzhledem k nízké rozpustnosti cholesterolových derivátů proběhla tato část studie v MeOH 30% v/v.
Optické sensory pro stanovení fosfátů
V našich vazebných studiích zaměřených na interakci některých polymethiniových solí s anionty jsme pozorovali jejich silnou spektrální odezvu v přítomnosti některých analytů na bázi fosfátů, jako jsou např. kardiolipin a lysofosfátová kyselina. Při interakci polymethiniových solí s kardiolipinem jsme pozorovali výrazný spektrální posun jejího spektrálního pásu k vyšším vlnovým délkám a podstatnému nárůstu intensity daného pásu. Na druhé straně, při interakci těchto solí s lysofosfátovou kyselinou dochází k odlišným spektrálním změnám, tedy ke značnému poklesu intensity spektrálního pásu a jeho posunu vyšším vlnovým délkám. Tyto výsledky ukazují, že vhodně zvolené polymethiniové sole mohou být použity i pro rozlišení mezi těmito analyty. Vzhledem ktomu, že tyto studie • · · ·
proběhly za přítomnosti řádového přebytku fosfátových iontů je zcela vyloučena možnost pouhé aniontové výměny a získaná data plně potvrzují selektivní interakci polymethininových solí se zvoleným analytem. Selektivitu našich polymethiniových solí pro fosfáty jsme prokázali pomocí UV-Vis spektroskopie a je doložena následujícími grafy (7 a 8).
Optické senzory pro stanovení sacharidů
V našich studiích zaměřených na interakce polymethiniových solí se sacharidy jsme pozorovali, že tyto sole poskytují významnou odezvu zejména pro sacharidy se záporným nábojem. Vhodně substituované polymethiniové sole, optimálně elektron donorovou skupinou např. pyridinem, vykazují významnou spektrální odezvu i v přítomnosti neutrálních sacharidů. Také jsme pozorovali výraznou afinitu polymethiniových solí k lektinové kavitě (graf 10). Je známo, že lektiny mají výraznou selektivitu pro svůj cílový sacharidový motiv. Na tomto principu je možno navrhnout naše látky jako vytěsňovací senzor pro sacharidové rozpoznávání, kde v přítomnost sacharidu s afinitou k lektinu bude detekována změnou spektra vytěsněné polymethiniové sole. (Rusin, O., Král, V., Escobedo, J., O., Strongin, R., M. (2004): A supramolecular approach to protein labeling. A novel fluorescent bioassay for concanavalin A activity. Org. Letí. 6, 1373-1376.) Selektivitu našich solí pro sacharidy jsme prokázali pomocí UV-Vis spektroskopie a je doložena grafy (1-5, 9).
Senzory pro diagnostiku nádorů
Rozpoznávání nádoru za pomocí nádorových markérů je velmi efektivní metoda pro detekci nádorových buněk a jejich diagnostiku. Je známo, že řada tumorových markérů jsou sacharidy nebo záporně nabité molekuly jako např. lysofosfátová kyselina, kardiolipin nebo cholesterol sulfát. Jejich zvýšená hladina silně koreluje s pravděpodobnosti výskytu rakoviny u pacienta. Vzhledem ktomu, že lze použít naše látky pro stanovení těchto významných analytů, mohou být tyto látky použity jako specifické činidlo pro diagnostiku rakoviny. Dalším důležitým nádorovým znakem jsou změněné aktivity enzymů, které se podílejí na jejich syntéze a hydrolýze. Metoda stanovení enzymové aktivity je založena na měření koncentrace produktu, nebo výchozí látky v čase. Vzhledem k tomu, že naše látky jsou použitelné pro stanovení v závislosti na použitém enzymu buďto, jeho produktu nebo výchozí látky, mohou být použity také pro získání informací o jejich aktivitě. (Kiguchi, K., Kagehara, M., Higo, R., Iwamori, M., DiGiovanni, J. (1998): Alterations in cholesterol sulfáte and its biosynthetic enzyme during multistage carcinogenesis in mouše skin. J. Invest. Dermatol. 111, 973-981.), (Dennis, J., W., Granovsky, M., Waren C., E. (1999): Glycoprotein • · ·· · · ···*· • · · · ·· • · · · · · · • · · · ·· ···· · · ··· ··' glycosylation and cancer progression Biochim. Biophys. Acta, 1473, 21-34), (Kamedaa, K., Shimadaa, H., Ishikawaa, T., Takimotoa, A., Momiyamaa, N., Hasegawaa, S., Misutaa, K., Nakanoa, A., Nagashimab, Y., Ichikawa Y. (1999): Expression of highly polysialylated neural cell adhesion molecule in pancreatic cancer neural invasive lesion Cancer Lett. 137, 201-207), (Rajpura, B„ Patel, P„ S„ Chawda, J„ G., Shah R., M. (2005): Clinical significance of total and lipid bound sialic acid levels in oral pre-cancerous conditions and oral cancer J. Oral Pathol. Med. 34, 263-267), (Miyagi, T., Wada, T., Yamaguchi, K., Hata K. (2004): Sialidase and malignancy: A minireview Glycoconjugate Journal 20, 189— 198).
Inhibice a destrukce sacharidových a záporně nabitých receptorů na povrchu a vně nádorových buněk.
Je známo, že sacharidové a záporně nabité nádorové receptory se podílí na řadě rakovinu stimulujících pochodů, jako např. hydrolýze matrixu a tím na zvýšené invasivitě těchto buněk. Inhibice nádorových receptorů jako prostředku léčby je v současnosti velmi studovaná metoda. Vzhledem k unikátní selektivitě našich látek pro tyto receptory a obecně vysoce účinné fotodynamické efektivitě polymethiniových solí je možno přistoupit rovnou k jejich destrukci.
(Kazuhiro Y., Shouichi H., Mitomu K., Jun T., Koichi H., Kaoru M. (2006): Binding of Active Matrilysin to Cell Surface Cholesterol Sulfáte Is Essential for Its Membraneassociated Proteolytic Action and Induction of Homotypic Cell Adhesion J. Biol. Chem. 281, 9170-9180), (Nowak-Sliwinska, P., Karocki, A., Elas, M., Pawlak, A., Stochel, G., Urbanska K. (2006): Verteporfin, photofrin II, and merocyanine 540 as PDT photosensitizers against melanoma cells Biochem. Biophys. Res. Comm. 349 549-555).
Cílený transport léčiv a terapie
Je známo, že některé sulfátované látky mají antinádorové účinky a že nádorové buňky mají zvýšeny expresi polymerických záporně nabitých systémů. Naše látky mají vysokou afinitu pro sulfátované molekuly a výrazně nižší pro polymerické polyaniontové systémy, nicméně, afinitu stále dostatečnou i pro tyto účely (tabulka 2). Pozorovali jsme, že interakce mezi sulfátovaným léčivem a našim systém je dostatečně silná a specifická, aby se léčivo neuvolnilo předčasně v krvi. Jakmile celý systém dorazí k tumoru tak vzhledem k vysokému počtu nádorových receptorů dojde k uvolnění léčiva. Je známo, že zapojením dalšího z modu do terapie, dojde k významnému nárůstu léčebného efektu. Také jsme pozorovali, že naše • ·
látky mají afinitu pro karboránové systémy (graf 11) a na základě toho lze připravit terapeutický systém založený na kombinaci neutronové terapie karboránu, fotodynamické terapie a chemoterapie samotné sole. Tohoto efektu lze taky dosáhnout použití polymethiniové sole s karboranovou substitucí.
Pozorovali jsme, že některé naše látky vykazují výraznou inhibici růstu nádoru po dobu jednoho měsíce (graf 12). Lze je tedy využít pro přípravu terapeutického systému obsahujícího pouze danou látku nebo jako multimodálního systému obsahujícího danou látku ve formě konjugátu s příslušným léčivem se synergickým efektem.
Dalším vhodným systémem pro cílený transport našich látek představují transportní systémy s lipofilní částí, která umožní monomerizaci přepravované polymethiniové soli a tím zvýšení její fotodynamické účinnosti. Je známo, že tyto transportní systémy na bázi lyposomů, lipoproteinů mohou značně zvýšit efektivitu terapie.
(Chida, K., Murakami, A., Tagawa, T., Ikuta, T., Kuroki, T. (1995): Cholesterol sulfáte , a second messenger for the η isoform of protein kinase C, inhibits promotional phase in mouše skin carcinogenesis. Canc. Res. 55, 4865-4869.) , (Tsutsumi, R., Hiroi, H., Momoeda, M., Hosokawa Y., Nakazawa F., Koizumi M., Yano T., Tsutsumi O., Taketani Y. (2008): Inhibitory effects of cholesterol sulfáte on progesterone production in human granulosa-like tumor cell line, KGN. Endocrine Journal, 55(3), 575-581.) , (Králová, J., Kejík, Z., Bříza, T., Poučková, P., Král, A., Martásek, P., Král V. (2010): Porphyrin-Cyclodextrin Conjugates as a Nanosystem for Versatile Drug Delivery and Multimodal Cancer Therapy J. Med. Chem. 53, 128-138), (Král, V., Králová, J., Kaplánek, R., Bříza, T. and Martásek, P. (2006): Quo vadis porphyrin chemistry? Phys. Res. 55, 326.)
Diagnostiku rakoviny, cílený transport a multimodální kombinovanou terapii za přítomnosti lektinů.
Pozorovali jsme, že naše látky mají vysokou afinitu vůči lektinům (graf 11). Proto je lze použít pro rozpoznání nádorových buněk na základě rozpoznání jejich interakce s lektiny např. galectiny, které mají zvýšenou expresi nádorovými buňkami. Dále je možné tyto látky použít jako komplex s lektinem se selektivitou vůči sacharidovým nádorovým receptorům. To umožňuje diagnostikovat rakovinu na základě rozpoznání těchto receptorů a také zvýšit selektivní transport našich látek do nádorových buněk a zvýšit selektivitu a účinnost protinádorové terapie. Výhodou je rovněž to, že takovéto provedení umožní zahrnout do terapeutického mixu ještě protinádorový účinek samotného lektinu. Z literatury je známo že ······ ·
1/ ······ ·· ··· · · ‘ tyto postupy vedou k vysoce efektivním metodám. (Gabor, F., Bogner, F., Weissenboeck, A., Wirth M. (2004): Lectin-Mediated Drug Targeting: Selection of Valency, Sugar Type fu (Gal/Lac), and Spacer Length Cluster Glycosides as Parameters to Distinguish Ligand Binding to C-Type Asialoglycoprotein Receptors and Galectins Advanced Drug Delivery Reviews 56, 459- 480), (Liu, B., Bian, B., H., Bao J., K. (2010): Plant lectins: Potential antineoplastic drugs from bench to clinic Canc. Letí. 287, 1-12)
Cílený transport a kombinovanou terapii za přítomnosti záporně nabitých polymerů.
Vzhledem k tomu, že naše látky mají poměrně silnou interakci se zápornými polymery a velmi silnou s polysulfátovanými nádorovými markéry, je možné zvýšit jejich selektivitu pro tumor pomocí efektu zvýšené permeability a retence, kdy jsou naše látky použity ve formě komplexu se záporně nabytými polymery. Vzhledem k tomu, že tyto polymery mohou mít svůj vlastní protinádorový efekt např. inhibice nádorových receptorů, lze tento systém použít i pro kombinovanou terapii. (Yip, G., W., Smollich, M., Gotte M. (2006): Therapeutic value of glycosaminoglycans in cancer Mol. Cancer Ther. 5, 2139-2148), (Urbinati, C., Chiodelli, P., Rusnati M. (2008): Polyanionic Drugs and Viral Oncogenesis: a Novel Approach to Control Infection, Tumor-associated Inflammation and Angiogenesis Molecules 13, 2758-2785).
Vlastnosti a způsob přípravy nově připravených látek jsou doloženy následujícími příklady, aniž by jimi byly jakkoliv omezeny.
Příklady provedení
Příklad 1
Příprava látky 1. Směs 2-(4-pyridyl)malondialdehydu (150 mg), 2-methyl-3-propyl benzothiazolu (640 mg) a suchého n-butanolu (10 ml) byla za míchání zahřívána na 110 °C po dobu 18 hodin. Po ochlazení na laboratorní teplotu byla směs přefiltrována, pevný podíl promyt methanolem (3 ml) a sušen ve vakuu. Produkt byl získán ve formě zeleného kovově lesklého prášku. Výtěžek 498 mg, 79%.
• · · ·
Charakterizace: 1H-NMR: 8.94 (2H, d), 8.14 - 7.80 (8H, m), 7.58 (2H, t), 7.45 (2H, t), 6.20 (2H, d), 4.28 (4H, bs), 1.71 (4H, m), 0.85 (6H, t). 13C-NMR: 156.9, 148.2, 143.6, 141.3, 128.2, 127.1, 125.5, 123.2, 114.0, 98.3, 47.5, 20.9, 10.8. ES-MS vypočteno: 496.7 nalezeno: 496.3 Elementární analýza: vypočteno: C 57.78%, H 4.85%, nalezeno: C 57.86%, H 4.93%.
Příklad 2
Příprava látky 2. Polymethiniová sůl (55 mg) byla rozpuštěna v DMF (5 ml) a přidán nadbytek methyliodidu (2M roztok v t-BuOMe, 0.5 ml). Směs byla uzavřena v tlakové ampuli a zahřívána přes noc 60°C. Druhý den byla reakční směs probublávána dusíkem, aby se odstranil přebytečný methyliodid a poté byla směs odpařena dosucha. Pevný podíl byl promyt diethyletherem a sušen ve vakuu. Produkt byl získán ve formě kovově lesklého prášku. Výtěžek 63 mg, 94%
Charakterizace: 1H-NMR: 8.96 (2H, d), 7.98 - 8.16 (6H, m), 7.60 (2H, t), 7.48 (2H, t), 6.32 (2H, d), 4.35 (7H, bs), 1.72 (4H, sextet), 0.85 (6H, t).
13C-NMR: 166.4, 153.4, 147.9, 145.3, 141.4, 128.3, 127.8, 125.7, 125.6, 123.3, 114.2, 98.6, 47.7, 47.1, 34.4, 21.1, 10.9. ES-MS vypočteno: 255.8 nalezeno: 255.6 (M2+/2).
Elementární analýza: vypočteno: C 48.64%, H 4.34%, nalezeno: C 48.93%, H 4.56%.
• · · ·
Příklad 3
Příprava látky 3. Směs polymethiniové sole (20 mg), nadbytku dioxanátu kobalt bis(l,2dikarbolidu) (20 mg) a glymu (5 ml) byla zahřívána přes noc na 70°C. Druhý den byla reakční směs zakotvena na silikagelu a produkt byl separován pomocí kolonové chromatografíe (silikagel-sloupec 2.5*30 cm, eluent chloroform/acetonitril 4:1). Produkt byl získán ve formě kovově-fialového prášku. Výtěžek 27 mg, 83 %.
Charakterizace: 1H-NMR: 8.48 (1H, d, J=8.5Hz), 8.05 (6H, m), 7.83 (1H, t, J=8.2Hz), 7.78 (2H, d, J=8.4Hz), 7.68 (2H, m), 7.57 (2H, t, J=8.2Hz), 7.44 (2H, t, J=7.8Hz), 6.57 (2H, d, J=13.9Hz), 4.18 (4H, t, J=7.1Hz), 4.13 (2H, bs), 4.02 (2H, bs), 3.66 (2H, m), 3.56-3.47 (4H,
m), 3.28 (2H, m), 1.72 (4H, sextet, J=7.3Hz), 0.85 (6H, t, J=7.4Hz).
13C-NMR: 165.6, 141.3, 130.9, 128.8, 128.4, 128.1, 127.3, 125.9, 123.0, 112.9, 98.4, 71.8, 68.7,54.9, 48.4, 46.9,21.2, 11.3.
Elementární analýza: vypočteno: C 46,51%, H 5,67%, nalezeno: C 46.83 %, H 5.90 %.
Následující příklady ukazují přínos a potenciál využití našich cyaninových barviv.
Průmyslová využitéhost
Polymethiniové soli jsou využitelné ve farmaceutickém průmyslu k přípravě optických systémů využitelných v diagnostice a terapii nádorových onemocnění.

Claims (9)

1. Využití polymethiniových solí obecného vzorce I, kde obě koncové heteroaromatické skupiny methiniového řetězce jsou totožné a tvoří je heteroaromatické cykly odvozené od benzenu, jejichž konkrétní struktura je charakterizována skupinou A, B, X, Y a jednou nebo více skupinami R na obou koncích methiniové sole, kde skupina A jsou alkyl Cl až Cl2- substituenty, glykolové řetězce s počtem 1 až 8 glykolových (-OCH2CH2-) opakujících se jednotek končící O-alkyl substituentem Cl až C12 nebo -OH skupinou, alkyl Cl až C8 sulfonové kyseliny nebo odpovídající jejich lithné nebo sodné, nebo draselné, nebo česné, nebo rubidné sole, benzylová skupina, allylová skupina, 8substituovaný kobalt bis(dikarbollid) a nebo cyklodextrinový kruh různé velikosti (a - γ), kde skupina B je aromatický nebo heteroaromatický kruh, který může být dále substituován jedním či více stejnými nebo různými substituenty vybranými ze skupiny: fluor, chlor, brom, jod, hydroxy-, trifluormetyl, O-metyl,, O-etyl, O-propyl, O-trimetylsilyl, thiol, S-metyl, S-etyl, S-propyl, amino, N-metyl, N-etyl, N-propyl, N-butyl, N-dimethyl, N-dietyl, N-dipropyl, N-dibutyl, N-bocyl, nitril, karboxyl, karboxymetyl, karboxyetyl, karboxypropyl, karboxybutyl, azid, kyanát, kde v případě dvojnásobně nabitých solí, skupinu B tvoří A-alkylamoniumheteroaromát, trialkylamoniový substituent nebo dialkylsulfoniový substituent, přičemž kvartemizace na atomu dusíku nebo síry je provedena skupinou A, kde skupina R je vodík, fluor, chlor, brom, jod, hydroxy, trifluormetyl, O-trimetylsilyl, thiol, S-metyl, S-etyl, S-propyl, amino, N-metyl, N-etyl, N-propyl, N-butyl, N-dimethyl, Ndietyl, N-dipropyl, N-dibutyl, N-bocyl, nitril, karboxyl, karboxymetyl, karboxyetyl, karboxypropyl, karboxybutyl, nitroso, azid, kyanát, isokyanát, thiokyanát, isothiokyanát, Nalkyl, N-dialkyl substituent s Cl až C 12- řetězcem, alkyl Cl až Cl2- substituent, O-alkyl Cl až Cl2- substituent, glykolový řetězec s počtem 1 až 8 glykolových jednotek končící O-alkyl substituentem Cl až Cl2- nebo -OH skupinou, 8-substituovaný kobalt bis(dikarbollid) a nebo cyklodextrinový kruh různé velikosti (α - γ), kde X je dusík, kyslík, síra, selen nebo dimethyl methylenová skupina, kde Y je chlorid, bromid, jodid, tetrafluroborát, chloristan, acetát, metylsulfonát, toluensulfonát, nebo nonafluorbutylsulfonát kde obě koncové heteroaromatické skupiny methiniového řetězce jsou totožné a tvoří je heteroaromatické cykly odvozené od naftalenu a kde skupiny A, Β, X, Y a R mají vpředu uvedený význam, pro přípravu optických sensorů využitelných pro stanovení nádorových markérů
2. Využití polymethiniových solí obecného vzorce I a II, podle nároku 1 pro přípravu optických senzorů pro stanovení a rozpoznávání sulfátovaných analytů
3. Využití polymethiniových solí obecného vzorce I a II, podle nároku 1 pro přípravu optických sensorů pro stanovení fosfátů
4. Využití polymethiniových solí obecného vzorce I a II, podle nároku 1 pro přípravu optických sensorů pro stanovení sacharidů
5. Využití polymethiniových solí obecného vzorce I a II, podle nároku 1 pro přípravu systémů pro diagnostiku nádorů
6. Využití polymethiniových solí obecného vzorce I a II, podle nároku 1 pro inhibici a destrukci sacharidových a záporně nabytých receptorů na povrchu a uvnitř nádorových buněk.
• · ·
7. Využití polymethiniových solí obecného vzorce I a II, podle nároku 1 pro cílený transport léčiv a kombinovanou terapii
8. Využití polymethiniových solí obecného vzorce I a II, podle nároku 1 pro diagnostiku rakoviny, cílený transport a multimodální kombinovanou terapii za přítomnosti lektinů
9. Využití polymethiniových solí obecného vzorce 1 a II, podle nároku 1 pro cílený transport a kombinovanou terapii za přítomnosti záporně nabitých polymerů
CZ2013-5A 2013-01-02 2013-01-02 Využití polymethiniových solí jako senzorů pro nádorové markery CZ304948B6 (cs)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2013-5A CZ304948B6 (cs) 2013-01-02 2013-01-02 Využití polymethiniových solí jako senzorů pro nádorové markery

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2013-5A CZ304948B6 (cs) 2013-01-02 2013-01-02 Využití polymethiniových solí jako senzorů pro nádorové markery

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ20135A3 true CZ20135A3 (cs) 2014-07-09
CZ304948B6 CZ304948B6 (cs) 2015-02-04

Family

ID=51123010

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ2013-5A CZ304948B6 (cs) 2013-01-02 2013-01-02 Využití polymethiniových solí jako senzorů pro nádorové markery

Country Status (1)

Country Link
CZ (1) CZ304948B6 (cs)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CZ306320B6 (cs) * 2014-04-01 2016-11-30 Vysoká škola chemicko - technologická v Praze Využití nových typů pentamethiniových solí s expandovanou chinoxalinovou jednotkou v protinádorové terapii
CZ306849B6 (cs) * 2015-12-21 2017-08-09 1. Lékařská Fakulta Univerzity Karlovy Nesymetrický derivát Trögerovy báze s dimethiniovou substitucí a jeho použití

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CZ310199B6 (cs) 2022-02-23 2024-11-13 Univerzita Karlova Polymethiniové soli jako inhibitory dihydroorotát dehydrogenázy

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0800831B9 (en) * 1995-01-30 2004-11-10 Daiichi Pure Chemicals Co., Ltd. Diagnostic marker
DE19917713A1 (de) * 1999-04-09 2000-10-19 Diagnostikforschung Inst Kurzkettige Peptid-Farbstoffkonjugate als Konstrastmittel für die optische Diagnostik
US6669926B1 (en) * 2000-10-16 2003-12-30 Mallinckrodt, Inc. Hydrophilic light absorbing indole compounds for determination of physiological function in critically ill patients
CZ2007710A3 (cs) * 2007-10-11 2009-01-14 Vysoká škola chemicko - technologická v Praze Modifikované nanocástice a jejich terapeutické, diagnostické a analytické použití

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CZ306320B6 (cs) * 2014-04-01 2016-11-30 Vysoká škola chemicko - technologická v Praze Využití nových typů pentamethiniových solí s expandovanou chinoxalinovou jednotkou v protinádorové terapii
CZ306849B6 (cs) * 2015-12-21 2017-08-09 1. Lékařská Fakulta Univerzity Karlovy Nesymetrický derivát Trögerovy báze s dimethiniovou substitucí a jeho použití

Also Published As

Publication number Publication date
CZ304948B6 (cs) 2015-02-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Wu et al. Dual-channel fluorescent probe for the simultaneous monitoring of peroxynitrite and adenosine-5′-triphosphate in cellular applications
Law et al. Phosphorescent cellular probes and uptake indicators derived from cyclometalated iridium (III) bipyridine complexes appended with a glucose or galactose entity
Feng et al. Near-infrared fluorescent turn-on probe with a remarkable large stokes shift for imaging selenocysteine in living cells and animals
Tamanini et al. A synthetically simple, click-generated cyclam-based zinc (II) sensor
Klingstedt et al. Synthesis of a library of oligothiophenes and their utilization as fluorescent ligands for spectral assignment of protein aggregates
Inclan et al. Modulation of DNA binding by reversible metal-controlled molecular reorganizations of scorpiand-like ligands
CA2901379C (en) Substituted silaxanthenium red to near-infrared fluorochromes for in vitro and in vivo imaging and detection
Jin et al. Highly specific near-infrared fluorescent probe for the real-time detection of β-glucuronidase in various living cells and animals
Ke et al. A near-infrared naphthalimide fluorescent probe for targeting the lysosomes of liver cancer cells and specifically selecting HSA
He et al. Highly sensitive and selective light-up fluorescent probe for monitoring gallium and chromium ions in vitro and in vivo
Zheng et al. Hemicyanine-based near-infrared fluorescent probe for the ultrasensitive detection of hNQO1 activity and discrimination of human cancer cells
Jo et al. Near-IR fluorescent tracer for glucose-uptake monitoring in live cells
US9937272B2 (en) Anthracenyl-tetralactam macrocycles and their use in detecting a target saccharide
Segura et al. A prototype calix [4] arene-based receptor for carbohydrate recognition containing peptide and phosphate binding groups
Gillam et al. Neutral Re (I) complex platform for Live intracellular imaging
CZ20135A3 (cs) Využití polymethiniových solí jako senzorů pro nádorové markery
Liang et al. Bioorthogonal light-up fluorescent probe enables wash-free real-time dynamic monitoring of cellular glucose uptake
Tu et al. A rational design to improve selective imaging of tau aggregates by constructing side substitution on N, N-dimethylaniline/quinoxaline D-π-A fluorescent probe
Yadav et al. Effects of heterocyclic N-alkyl chain length on cancer cell uptake of near infrared heptamethine cyanine dyes
Wang et al. Synthesis of the new cyanine-labeled bacterial lipooligosaccharides for intracellular imaging and in vitro microscopy studies
US11746094B2 (en) Small molecule photosensitizers for photodynamic therapy
Wang et al. Fluorogenic labeling probe for the imaging of endogenous β-galactosidase activity in cancer and senescent cells
Kumari et al. Highly selective and safe ‘in vitro’detection of biologically important ‘Uric acid’in living cells by a new fluorescent ‘turn-on’probe along with quantum chemical calculation
Krawczyk et al. Reactive group effects on the photophysical and biological properties of 2-phenyl-1 H-phenanthro [9, 10-d] imidazole derivatives as fluorescent markers
Hossain et al. Transition metal chelation augments the half-life of secnidazole: molecular docking and fluorescence spectroscopic approaches