CZ2018331A3 - Transportéry nukleotidových struktur na bázi derivátů borových klasterů a hydrazonů jako terapeutický nástroj pro cílení léku pro nádorovou imunoterapii - Google Patents

Transportéry nukleotidových struktur na bázi derivátů borových klasterů a hydrazonů jako terapeutický nástroj pro cílení léku pro nádorovou imunoterapii Download PDF

Info

Publication number
CZ2018331A3
CZ2018331A3 CZ2018-331A CZ2018331A CZ2018331A3 CZ 2018331 A3 CZ2018331 A3 CZ 2018331A3 CZ 2018331 A CZ2018331 A CZ 2018331A CZ 2018331 A3 CZ2018331 A3 CZ 2018331A3
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
rna
transporter
nucleotide structures
sirna
hydrazone derivatives
Prior art date
Application number
CZ2018-331A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ308447B6 (cs
Inventor
Liudmila Vasina
Robert KAPLÁNEK
Vladimír KRÁL
Original Assignee
Vysoká škola chemicko-technologická v Praze
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 filed Critical Vysoká škola chemicko-technologická v Praze
Priority to CZ2018-331A priority Critical patent/CZ308447B6/cs
Publication of CZ2018331A3 publication Critical patent/CZ2018331A3/cs
Publication of CZ308447B6 publication Critical patent/CZ308447B6/cs

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K31/00Medicinal preparations containing organic active ingredients
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61PSPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P35/00Antineoplastic agents
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C251/00Compounds containing nitrogen atoms doubly-bound to a carbon skeleton
    • C07C251/72Hydrazones
    • C07C251/74Hydrazones having doubly-bound carbon atoms of hydrazone groups bound to hydrogen atoms or to acyclic carbon atoms
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C279/00Derivatives of guanidine, i.e. compounds containing the group, the singly-bound nitrogen atoms not being part of nitro or nitroso groups
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C39/00Compounds having at least one hydroxy or O-metal group bound to a carbon atom of a six-membered aromatic ring
    • C07C39/02Compounds having at least one hydroxy or O-metal group bound to a carbon atom of a six-membered aromatic ring monocyclic with no unsaturation outside the aromatic ring
    • C07C39/08Dihydroxy benzenes; Alkylated derivatives thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07FACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
    • C07F15/00Compounds containing elements of Groups 8, 9, 10 or 18 of the Periodic Table
    • C07F15/06Cobalt compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07HSUGARS; DERIVATIVES THEREOF; NUCLEOSIDES; NUCLEOTIDES; NUCLEIC ACIDS
    • C07H19/00Compounds containing a hetero ring sharing one ring hetero atom with a saccharide radical; Nucleosides; Mononucleotides; Anhydro-derivatives thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07HSUGARS; DERIVATIVES THEREOF; NUCLEOSIDES; NUCLEOTIDES; NUCLEIC ACIDS
    • C07H21/00Compounds containing two or more mononucleotide units having separate phosphate or polyphosphate groups linked by saccharide radicals of nucleoside groups, e.g. nucleic acids
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07JSTEROIDS
    • C07J9/00Normal steroids containing carbon, hydrogen, halogen or oxygen substituted in position 17 beta by a chain of more than two carbon atoms, e.g. cholane, cholestane, coprostane

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Pharmacology & Pharmacy (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)

Abstract

Vynález se týká nového transportního komplexu RNA na bázi derivátů borových klasterů a hydrazonů použitelný především jako transportní systém řetězců či fragmentů DNA/RNA přes modelové biologické membrány (PAMPA - paralelní analýza permeability umělou membránou). Připravené komplexy transportér-RNA mohou být použity jako terapeutický nástroj pro cílení léku pro nádorovou imunoterapii.

Description

Oblast techniky
Předmětem vynálezu je příprava komplexů transportér-RNA na bázi derivátů borových klášterů a hydrazonů použitelných především jako terapeutický nástroj pro cílení léku pro nádorovou imunoterapii. Zjištění jejich chemicko-fýzikálních vlastností (termodynamické parametry či struktura) pro tvorbu komplexu transportér-RNA, s využitím zejména spektroskopických metod a PAMPA (paralelní analýza permeability umělou membránou) dovolilo identifikaci účinných transportérů. Dopravní účinnost a cytotoxicita nových nosičů byla otestována na primárních leukemických buňkách (PLC).
Dosavadní stav techniky
Rakovina je jedním z hlavních cílů terapie primárně založené na RNAi, protože onkogeny, mutované geny potlačující nádory a mnoho různých genů, které přispívají k rozvoji nádoru, jsou potenciálně důležité pro tlumení genů pomocí RNAi. V současné době se siRNA používá jak pro základní výzkum, tak pro terapii různých onemocnění včetně rakoviny. Dodávání nukleokyselinových terapeutik (DNA. siRNA či oligonukleotidy) pro down-regulaci mutovaných genů a na potlačení nechtěné exprese genu se stává zajímavou metodou pro potlačení rakovinného bujení a jeho invazivnosti. Optimální kombinace výrazných protirakovinných siRNA a účinných systémů pro jejich transport do buněk mohou být vhodnou cestu pro úspěšnou klinickou aplikaci siRNA [A. Singh, P. Trivedi, N. K. Jain: Advances in siRNA delivery in cancer therapy. Artif. Cells Nanomed. Biotechnol. 46 (2018) 274-283].
siRNA jsou dvojřetězcové molekuly RNA o délce 20 až 25 párů bází, o nichž je známo, že způsobují degradaci dokonalé komplementární cílové RNA. siRNA mohou vznikat z RNA transkribované v jádru (endogenní siRNA), nebo mohou být zavedeny virálně nebo jako chemicky syntetizované dsRNA (exogenní siRNA). Aby mohla siRNA vykonávat svoji funkci, musí být odpojena a zachycena do ribonukleoproteinu RISC (z angl. RNA-induced silencing complex). Komplex RISC obsahuje argonaut-proteiny (AGO), které vykazují endonukleolytickou aktivitu zodpovědnou za štěpení cílové RNA. Jeden z obou vláken duplexu siRNA (vedoucí vlákno) je zachyceno v komplexu RISC, zatímco druhé vlákno (vedlejší vlákno) je uvolněno a degradováno [F. Michelini, A. P. Jalihal, S. Francia, C. Meers, Z. T. Neeb, F. Rossiello, U. Gioia, J. Aguado, C. Jones-Weinert, B. Luke, G. Biamonti, M. Nowacki, F. Storici, P. Carninci, N. G. Walter, F. dAdda di Fagagna: Froin Cellular RNA to Smart RNA: Multiple Roles of RNA in Genome Stability and Beyond. Chem. Rev. 1 18 (2018) 4365-4403].
Vlastnosti volné siRNA, která je typem dvouvláknové malé RNA, zejména její hydrofilnost a záporný náboj, brání jejímu snadnému překročení biologických membrán [K. A. Whitehead, R. Langer, D. G. Anderson: knocking down barriers: advances in siRNA delivery. Nat. Rev. Drug Discov. 8 (2009) 129-138], Další výzvou pro terapii siRNA je tzv. imunitní stimulace, což je rozpoznávání duplexu siRNA vrozeným imunitním systémem. Zavedení příliš velkého množství siRNA vede k aktivaci vrozených imunitních odpovědí. [J. T. Marques, B. R. Williams: Activation of the mammalian immune system by siRNAs. Nat. Biotechnol. 23 (2005) 13991405]. K překonání těchto potíží je nezbytný vývoj bezpečného a efektivního systému pro podání in vivo. Účinnost léčiv na bázi siRNA v boji s rakovinou vyžaduje výrazné a účinné tlumení genu v nádorových buňkách. Pro dosažení efektivního dodávání siRNA by měl ideální transportní systém siRNA vykazovat následující charakteristiky: (1) být biokompatibilní, biologicky odbouratelný a neimunogenní, (2) musí chránit siRNA před sérovými nukleázami během průchodů cirkulací a během uvolňování do endosomů, (3) vyhnout se rychlému jatemímu nebo renálnímu vyloučení a (4) zprostředkovávat dodávání siRNA do cílových buněk při zachování
- 1 CZ 2018 - 331 A3 normálních tkání. Návrh vhodného in vivo systému pro dodávání siRNA by měly zahrnovat metody pro zvýšení sérového poločasu siRNA, jeho distribuci do cílové tkáně, její buněčné vychytávání s následným intracytoplazmatickým uvolňováním bez degradace.
Současně vyvinuté systémy pro transport, resp. pro cílené dodávání siRNA pro léčbu rakoviny zahrnují zejména: (1) chemicky modifikované siRNA, (2) lipidové systémy pro transport siRNA, (3) polymemí systémy transport siRNA, (4) systémy s konjugáty siRNA, (5)- kombinace transportu siRNA spolu s proti nádorovými léčivy a (6) použití anorganických nanočástic.
Tyto modifikace pomáhají řešit problémy nahé siRNA související s: (1) sérovou stabilitou, (2) vylučováním látek s větších molekulovou hmotností, (3) vysokou toxicitou (cytotoxicitou), (4) interakcemi ligand-receptor, (5) dosažení rakovinných tkání a (6) renální vylučování. Všechny tyto výhody je obtížné získat během jediné modifikace. Pro protinádorové siRNA, které mají svou aktivitu v rakovinových tkáních, byly použity chemické modifikace nahé siRNA pro tvorbu siRNA, která je rezistentní vůči nukleáze, aby se zabránilo degradaci, zvýšila se stabilita siRNA a zlepšilo se doba cirkulace i absorpce v nádoru in vivo. [A. Singh, P. Trivedi, N. K. Jain: Advances in siRNA delivery in cancer therapy. Artif. Cells Nanomed. Biotechnol. 46 (2018) 274-283].
Různé strategie dodávání, které se dnes používají, se pohybují od metod variabilního dávkování, jako je endocytóza vezikulámích buněk (např. transfekce na bázi lipidů) nebo dodávání membránovou permeabilizací (např. elektroporace, permeabilizace detergenty a bakteriálními toxiny tvořícími póry) [F. Michelini, A. P. Jalihal, S. Francia, C. Meers, Z. T. Neeb, F. Rossiello, U. Gioia, J. Aguado, C. Jones-Weinert, B. Luke, G. Biamonti, M. Nowacki, F. Storici, P. Caminci, N. G. Walter, F. d'Adda di Fagagna: From Cellular RNA to Smart RNA: Multiple Roles of RNA in Genome Stability and Beyond. Chem. Rev. 118 (2018) 4365-4403].
Pro cílenou distribuci léku, jehož vlastnosti neumožňují jeho přímé použití, je třeba vyvinout spolehlivé transportní systémy. Schopnost léčiva nebo sondy přestoupit biologické bariéry (membrány) byla historicky považována za funkci jeho fyzikálních vlastností. Polymemí makromolekuly představují univerzální platformu pro přípravu nosičů nukleových kyselin, který vytvoří interpolyelektronické komplexy se záporně nabitou RNA v důsledku elektrostatických interakcí, které jsou obecně použity pro transfekci v buněčných kulturách. Molekulární transportní systémy představuji novou strategii, jak při pomoci polymemích nosičů obejít omezení. Jako molekulární transportéry lze použít látky s nábojem a/nebo se specifickými skupinami, umožňujícími reverzibilní zachycení léčiva. Deriváty borových klášterů a hydrazony mohou z principu díky svým vlastnostem být takovými vhodnými látkami, resp. transportéry.
Deriváty borových klášterů, borany, karborany a metalokarborany, mají třídimenzionální skelet a představují alternativu k organickým skeletům, zejména malým aromátům. Ikosahedrální skelet boranů a karboranů zaujímá prostor zhruba jako rotující fenyl; metalokarborany tvořené dvěma jedenácti vrcholovými dikarbollidovými subklastry s centrálním kovem zaujímají prostor zhruba jako rotující anthracen. Nejčastěji používaným metalokarboranem je kobalt bis(dikarbollidový) anion, zejména díky relativně snadné syntéze, široké možnosti exoskeletální substituce, vysoké chemické a metabolické stabilitě, nízké nukleofilitě, vysoké hydrofobicitě, plně delokalizovanému náboji, možnosti tvořit netradiční vodíkové vazby s běžnými organickými molekulami (obsahujícími SH, NH nebo OH skupiny) a dalším jedinečným vlastnostem. Karborany a metalokarborany se tak s výhodou používají jako nové farmakofory pro přípravu nesteroidních protizánětlivých látek, inhibitorů karbonické anhydrázy, synthetáz oxidů dusíku či protein kinázy C, antivirotik a dalších bioaktivních molekul. [F. Issa, M. Kassiou, L. M. Rendina: Boron in drug discovery: carboranes as unique pharmacophores in biologically active compounds. Chem. Rev. Ill (201 1) 5701-5722; M. Scholz, E. Hey-Hawkins: Carbaboranes as pharmacophores: properties, synthesis, and application strategies. Chem. Rev. Ill (2011) 70357062; Z. J. Lesnikowski: Boron units as pharmacophores. New applications and opportunities of boron cluster chemistry. Collect. Czech. Chem. Commun. 72 (2007) 1646-1658; P. Cigler, M.
-2CZ 2018 - 331 A3
Kožíšek, P. Řezáčová, J. Brynda, Z. Otwinowski, J. Pokorná, J. Plesek, B. Gruner, L. DolečkováMarešová, M. Máša, J. Sedláček, J. Bodem, H. G. Krausslich, V. Král, J. Konvalinka: From nonpeptide toward noncarbon protease inhibitors: Metallacarboranes as specific and potent inhibitors of HIV protease. P. Natl. Acad. Sci. USA 102 (2005), 15394-15399; P. Řezáčová, J. Pokorná, J. Brynda, M. Kožíšek, P. Cigler, M. Lepšík, J. Fanfrlík, J. Řezáč, K. G. Sašková, I. Sieglová. J. Plešek, V. Sicha, B. Gruner, H. Oberwinkler, J. Sedláček, H. G. Krausslich, P. Hobza, V. Král, J. Konvalinka: Design of HIV Protease Inhibitors Based on Inorganic Polyhedral Metallacarboranes. J. Med. Chem. 52 (2009 7132-7141; R. Kaplánek, P. Martásek, B. Gruner, S. P. Panda, J. Rak, B. S. S. Masters, V. Král, L. J. Roman: Nitric oxide synthases activation and inhibition by metallacarborane cluster-based iso form-specific affectors. J. Med. Chem. 55 (2012) 9541-9548; V. I. Bregadze, I. B. Sivaev, S. A. Glazun: Polyhedral boron compounds as potential diagnostic and therapeutic antitumor agents. Anti-Cancer Agents Med. Chem. 6 (2006) 75-109].
Hydrazony vykazují širokou škálu biologické aktivity, zejména antimikrobiální, protizánětlivou, analgetickou, antimalarickou, protirakovinnou, antituberkulámí či antivirovou [G. Verma, A. Marella, M. Shaquiquzzaman, M. Akhtar, M. R. Ali, Μ. M. Alam: A review exploring biological activities of hydrazones. J. Pharm Bioallied Sci. 6 (2014) 69-80; R. Kaplánek, M. Havlík, B. Dolenský, J. Rak, P. Džubák, P. Konečný, M. Hajdúch, J. Králová, V. Král: Synthesis and biological activity evaluation of hydrazone derivatives based on a Troger's base skeleton. Bioorg. Med. Chem. 23 (2015) 1651-1659; S. Rollas, S. G. Kucukguzel: Biological activities of hydrazone derivatives. Molecules. 12 (2007) 1910-1939; P. Kumar, B. Narasimhan: Hydrazides/Hydrazones as Antimicrobial and Anticancer Agents in the New Millennium. MiniRev. Med. Chem. 13 (2013) 971- 987; M. Bijo, S. Jerad, J. A. Mohamed, E. M. Githa, U. Dhasthakeer, N. S. S. Puthucode, F. S. Kallivalappil, M. Srinubabu: Hydrazones as a Privileged Structural Linker in Antitubercular Agents: A Review. Infectious Disorders - Drug Targets. 15 (2015) 76-88]. Hydrazony tak představují důležitou skupinu sloučenin vhodných pro vývoj nových léčiv. Tyto sloučeniny obsahují vazbu -C=NNH-, která je konjugována s volným elektronovým párem funkčního dusíku. Kombinace hydrazonů s jinou funkční skupinou (např. s dalším farmakoforem) vede k sloučeninám s jedinečným biologickými, fyzikálními a chemickými vlastnostmi.
Naše předchozí výsledky ukázaly, že chelátory na bázi hydrazonů vykazují mnohdy výraznou cytotoxickou aktivitu a selektivitu vůči rakovinným buňkám [J. Rak, R. Kaplánek, V. Král, J. Králová, T. Štulcová, P. Drašar: Konjugáty hydrazonů s kyselinou cholovou jako nová cytostatika.
Patent CZ 304112 B6 (2013); J. Rak. R. Kaplánek, T. Štulcová, P. Drašar, M. Havlík, T. Bříza, P. Džubák, M. Hajduch, P. Konečný, J. Štěpánková, J. Králová, V. Král: Cholylhydrazony a jejich použití k léčbě nádorových onemocněni a leukémií. Patent CZ305607 B6 (2016); R. Kaplánek, M. Havlík, B. Dolenský, J. Rak, P. Džubák, P. Konečný, M. Hajdúch, J. Králová, V. Král: Synthesis and biological activity evaluation of hydrazone derivatives based on a Troger's base skeleton. Bioorg. Med. Chem. 23 (2015) 1651-1659; R. Kaplánek, M. Jakubek, J. Rak, Z. Kejik, M. Havlík, B. Dolenský, I. Frydrych, M. Hajdúch, M. Kolář, K. Bogdanová, J. Králová. P. Džubák, V. Král: Caffeine-hydrazones as anticancer agents with pronounced selectivity toward T-lymphoblastic leukaemia cells. Bioorg. Chem. 60 (2015) 19-29].
Hydrazony nesoucí 2-hydroxyarylovou nebo 2-N-heterocyklickou skupinu mají vazebné účinky vůči celé řadě iontů přechodných kovů. Vazba kovů je zajištěna díky kyslíkovým a dusíkovým donomím skupinám. Vazebné místo je tak tvořeno karbonylovým kyslíkem hydrazonů, enaminovým dusíkem nebo heteroaromatickým dusíkem [R. Kaplánek, M. Havlík, B. Dolenský, J. Rak, P. Džubák, P. Konečný, M. Hajdúch, J. Králová. V. Král: Synthesis and biological activity evaluation of hydrazone derivatives based on a Troger's base skeleton. Bioorg. Med. Chem. 23 (2015) 1651-1659; J. Rak. R. Kaplánek, T. Štulcová, P. Drašar. M. Havlík, T. Bříza, P. Džubák. M. Hajduch, P. Konečný, J. Štěpánková, J. Králová, V. Král: Cholylhydrazony a jejich použití k léčbě nádorových onemocněni a leukémií. Patent, CZ305607 B6 (2016)]. Pro zvýšení
-3CZ 2018 - 331 A3 biodostupnosti látek se často používá modifikátor absorpce, tedy látka či skupina zvyšující (podporující) vstřebávání hydrofobních biologicky aktivních látek. Tento modifikátor absorpce může být k biologicky aktivní části molekuly kovalentně navázán. Jako skupiny zvyšující biodostupnost se obvykle používají deriváty sterolu a žlučových kyselin [J. Tamminen, E. Kolehmainen: Bile Acids as Building Blocks of Supramolecular Hosts. Molecules 6 (2001) 2146; W. Kramer, G. Wess, A. Enhsen, E. Falk, A. Hoffmann, G. Neckermann, G. Schubert, M. Urmann: Modified bile acids as earners for peptides and dings. J. Control. Release 46 (1997), 1730; A. Enhsen, W. Kramer, G. Wess: Bile acids in drug discovery. Drug Discov. Today 3 (1998) 409-418; M. Mikov, J. P. Fawcett, K. Kuhajda, S. Kevresan: Pharmacology of Bile Acids and their Derivatives: Absorption Promoters and Therapeutic Agents. Eur. J. Drug Metab. Pharmacokinet. 31 (2006) 237-251; E. Virtanen, E. Kolehmainen: Use of bile acids in pharmacological and supramolecular applications. Eur. J. Org. Chem. (2004) 3385-3399; W. Kramer: Transporters, Trojan horses and therapeutics: suitability of bile acid and peptide transporters for drug delivery. Biol. Chem.392 (2011) 77-94; E. Sievánen: Exploitation of Bile Acid Transport Systems in Prodrug Design. Molecules 12 (2007) 1859-1889].
V případě vybraných RNA-transportérů na bázi derivátu borových klášterů a hydrazonů bylo zjištěno, že snadno prochází nepolární membránou buňky a některé i tkáňovými bariérami. Vybrané deriváty karboranů a hydrazonů jsou díky svým vlastnostem vhodné pro vazbu na buněčné povrchy s centry záporně nabitých funkčních skupin a mohou tak sloužit jako transportéry nukleotidových struktur. Vytvořené komplexy těchto derivátů jsou reverzibilní a umožňují uvolnění léčiva (oligonukleotidových struktur) po vstupu do vnitřního buněčného prostoru.
Deriváty borových klášterů a hydrazonů použitené jako transportéry RNA a nukleotidových struktur a jejich použiti jako terapeutický nástroj pro cílení léků pro nádorovou imunterapii jsou předmětem tohoto patentu.
Podstata vynálezu
Předmětem vynálezu jsou komplexy RNA-transportér, kde transportér je na bázi derivátů borových klášterů a hydrazonů, použitelné především jako terapeutický nástroj pro cílení léků pro nádorovou imunoterapii. S využitím spektroskopických metod a s pomocí PAMPA byly stanoveny efektivní parametry stabilizace transportního komplexu pro prostup biologickou membránou, dále dopravní účinnost transportérů a cytotoxicita nových nosičů a jejich chemickofyzikální vlastnosti pro tvorbu komplexu RNA-transportér.
Vybrali jsme transportéry na bázi derivátů borových klášterů a hydrazonů, které jsou schopné s nukleotidovými řetězci, tedy s nukleovými kyselinami (RNA, DNA a jejich fragmenty) tvořit stabilní komplexy, které po průchodu přes membránu do vnitřního prostoru buněk molekuly RNA případně její fragmenty opět uvolní. Schéma 1 zobrazuje vznik komplexu transportérnukleová kyselina.
Mechanismus transportu je, že transportér je k molekule RNA nekovalentně vázán přes kolumbickou interakci, zejména na fosfodiesterovou vazbu. Takto molekuly transportéru obalí molekulu RNA a díky nábojové neutralitě navržených struktur tento komplex snadno prochází membránou, a nezávisí tak na jeho velikosti. Je tak možný transport jak fragmentů RNA/DNA, tak celých molekul.
-4CZ 2018 - 331 A3
topte* ΐϊ&Μί® $
S^íWřsjssj; «;*.» Ní ΐ
Schéma 1. Tvorba komplexů RNA-transportér
Tyto transportéry velice účinně přenášejí RNA přes buněčné membrány. Jejich vlastnosti jsme testovali na syntetických modelových buněčných membránách. Byly stanoveny koncentrace RNA, které jsou transportéry schopné přes membránu dopravit. Také byly stanoveny konstanty stability kvantifikující sílu vazby molekuly v komplexu a jejich vyvázání po průchodu membránou. Také bylo zjištěno, že velmi záleží na molámím poměru mezi transportérem a transportovanou RNA. Desetinásobný a vyšší přebytek transportéru nemá pozitivní vliv na účinnost transportu do buněk. Naopak má negativní dopad na transportovatelnost vzniklého komplexu.
Interakce RNA se syntetickými transmembránovými nosiči způsobuje významné změny její nativní konformace. Tyto změny byly sledovány a rozpoznány díky ECD výsledného komplexu. Ramanova (ROA) spektra RNA odrážejí její konformační stav a poskytují informaci o uspořádání nukleových bází. Tato metoda poskytuje jedinečnou možnost sledovat komplexaci syntetických transmembránových nosičů s RNA na supramolekulámí úrovni a detekovat vhodné konformační a strukturální změny v molekulách.
Studovali jsme transport RNA pomocí PAMPA testu s deriváty na bázi derivátů borových klášterů a hydrazonů, RNA/DNA od krmných kvasnic ve fosfátem pufrovaném fyziologickém roztoku (PBS). Měření ukázalo, že testované sloučeniny CB 1, HZ 1 a HZ 2 působí jako efektivní transportéry.
Objasnění výkresů
Obrázek 1. Spektra ECD a ROA (elektronový cirkulámí dichroismus a ramanova optická aktivita) zobrazující tvorbu komplexu RNA jednotlivých transportérů - CB 1, HZ 1, HZ 2,
-5CZ 2018 - 331 A3 číselné označení příkladu, dle kterého byly připraveny.
Obrázek 2. Graf závislosti absorbance na vlnové délce při rozdílných koncentracích RNA a transportéru pro stanovení konstanty stability transportéru dle příkladu 4.
Oblázek 3. Cytotoxicita nových transportérů.
Příprava a vlastnosti transportérů, tvorba a charakterizace jejich komplexů jsou doloženy následujícími příklady, aniž by jimi byly, jakkoliv omezeny.
Příklady uskutečnění vynálezu
Pro charakterizaci navržených komplexů transportérů RNA byly využity následující analytické metody: UV-Vis spektroskopie, elektronový cirkulární dichroizmus a ramanova optická aktivita (UV-VIS, ECD a ROA). Mezi strukturními metodami s rozlišením - Ramanova spektroskopie orientovaná na vlnočet polohy vibrací chemických vazeb, elektronový cirkulární dichroismus (ECD) poskytuje informace o struktuře malých chirálních biologicky významných molekul v roztocích. Spektra ECD byla měřena na spektrometru J-815 (Jasko, Japonsko při teplotě 22° C v křemenné kyvetě o tloušťce 0,01 cm (Hellma, Německo). ROA spektra byla měřena na spektrometru ChiralRaman-2X (Biotools, USA), který je vybaven laserem Opus (Laser Quantum, Velká Británie).
Různé typy RNA jsou opticky aktivní molekuly mající charakteristické sekundární a terciární struktury. Forma A je typická konformace nativní RNA rozpuštěné v neutrálním pufru se střední iontovou silou. Roztok RNA testovaný za výše uvedených podmínek demonstruje dva pásy ECD, tj. negativní při 210 nm a pozitivní při 260 nm. Obě tyto pásma jsou charakteristická pro formu A.
Příklad 1. Transportér CB 1
Příprava derivátu CB 1: kobalt bis(dikarbolidový) derivát byl připraven postupem popsaným v literatuře [R. Kaplánek, P. Martásek, B. Grůner, S. P. Panda, J. Rak, B. S. S. Masters, V. Král, L. J. Roman: Nitric oxide synthases activation and inhibition by metallacarborane cluster-based isoform - specific affectors. J. Med. Chem. 55 (2012) 9541-9548], Do míchané suspenze NaH (400 mg, 60% v oleji, 10 mmol) v bezvodém tetrahydrofuranu (10 ml) byl přidán guanidin hydrochlorid (955 mg, 10 mmol) a směs byla míchána pod inertní argonovou atmosférou při laboratorní teplotě 30 min. Poté byl přidán roztok 8-dioxan-3-kobalt bis(dikarbollidu) (410 mg, 1 mmol) ve směsi toluen-tetrahydrofuran (3:1 v/v, 3 ml). Reakční směs byla míchána při 70 °C 30 min. Po ochlazení byla reakční směs naředěna vodou (50 ml) a extrahována dichlormethanem (5 x 50 ml). Spojené organické fáze byly následně extrahovány vodou (20 ml) a solankou (20 ml) a usušeny bezvodým MgSO4. Po filtraci a odpaření těkavých látek byl surový produkt čištěn pomocí kolonové chromatografie (silikagel. eluent dichlormethan/aceton 3:1 v/v). Bylo získáno 452 mg (95%) 8-(l,4-dioxahex-6-guanidinium-l-yl)-3-kobalt bis(dikarbollidu) (CB 1). Ή NMR (DMSO-ífe) δ: 0,90 až 4.15 (m, 25H); 4,05 (s, 2H); 4,14 (s, 2H).
V ECD spektru transportéru CB 1 lze pozorovat negativní pásy s maximem 228 nm a 324 nm a pozitivní pásy s maximem 264 nm, 284 nm, 302 nm, 337 nm. Při porovnání spekter samotné RNA a komplexu transportér-RNA vychází rozdíl v intenzitě pásů charakteristických pro RNA a transportér CB 1. V získaných spektrech ROA lze pozorovat negativní pásy s maximem 222 nm a 240 nm, 317 nm a pozitivní pásy s maximem 266 nm, 300 nm, 306 nm, 317 nm a 339 nm, které odpovídají vznikajícímu komplexu s RNA, přičemž méně intenzivní pásy z nich ukazují na přítomnost CB 1 (intenzívní pásy v Ramanových spektrech pocházejí od vibrací, při kterých dochází k velké změně polarizovatelnosti).
-6CZ 2018 - 331 A3
Příklad 2. Transportér HZ 1
Příprava derivátu HZ 1: cholylhydrazonový derivát byl připraven postupem popsaným v literatuře [A. J. M. Rasras. T. H. Al-Tel, A. F. Al-Aboudi. R. A. Al-Qawasmeh: Synthesis and antimicrobial activity of cholic acid hydrazone analogues. Eur. J. Med. Chem. 45 (2010) 23072313]. Cholylhydrazid (127 mg; 0.3 mmol) a 2,3-dihydroxybenzaldehyd (69 mg; 0,5 mmol) byly rozpuštěny v ethanolu (25 ml) a reakční směs byla míchána při 75 °C 2 dny. Poté byla směs odpařena do sucha a odparek byl suspendován v diethylelheru (80 ml). Pevný produkt byl odfiltrován, promyt diethyletherem (60 ml) a usušen ve vakuu při 50 °C. Bylo získáno 153 mg (94%) A'-(2,3-dihydroxybenzyliden)cholylhydrazidu (HZ 1). Ή NMR ÍDMSO-ý) δ: 0,59 (s, 3H); 0,81 (s, 3H); 0,75 až 2,50 (m, 30H); 3,60 (m, 1H); 3,79 (m, JH); 4,04 (m, 1H); 6,71 až 7,04 (m, 3H); 8,24 a 8,28 (2x s, 1H); 9,19 a 9,39 (2x s, 1H); 10,84 a 11,16 (2x s, 1H); 11,07 a 11,61 (2x s, 1H).
V získaných spektrech A lze pozorovat pásy (2 negativní pásy s maximem 240 nm a 337 nm a pozitivní pás s maximem 270 nm, 284 nm, 323 nm, 352 nm), které odpovídají vznikajícímu komplexu transportér-RNA. Při porovnání spekter samotné RNA a komplexu transportér-RNA vychází rozdíl v intenzitě pásů charakteristických pro RNA a transportér HZ 1. V získaných spektrech ROA lze pozorovat negativní pásy s maximem 240 nm a 337 nm a pozitivní pásy s maximem 270 nm, 284 nm, 323 nm a 352 nm, které odpovídají vznikajícímu komplexu s RNA.
Příklad 3. Transportér HZ 2
Příprava HZ 2: benzhydrazonový derivát byl připraven postupem popsaným v literatuře pro jiné aroylhydrazony [J. Rak, R. Kaplánek, V. Král, J. Králová, T. Stulcová, P. Drašar: Konjugáty hydrazonů s kyselinou cholovou jako nová cytostatika. Patent CZ304112 B6 (2013); R. Kaplánek. M. Havlík, B. Dolenský, J. Rak, P. Džubák, P. Konečný, M. Hajdúch, J. Králová, V. Král: Synthesis and biological activity evaluation of hydrazone derivatives based on a Troger's base skeleton. Bioorg. Med. Chem. 23 (2015) 1651-1659].
2,3-Dihydroxybenzohydrazid (168 mg; 1 mmol) a 2,3-dihydroxybenzaldehyd (138 mg; 1 mmol) byly smíseny v isopropanolu (15 ml). Reakční směs byla míchána při 80 °C 2 dny, poté odpařena do sucha. Surový produkt byl suspendován ve směsi diethylether-hexan (1:1 v/v, 80 ml), pevný produkt byl odfiltrován a promyt směsí diethylether-hexan (1:1 v/v, 60 ml) a usušen ve vakuu při 50 °C. Bylo získáno 249 mg (86%) A'-(2,3-dihydroxybenzyliden)-2.3-dihydroxybenzhydrazidu (HZ 2). Ή NMR (DMSO-ífe): 6,76 (m, 2H); 6,87 (dd, J = 7,9, 1,6 Hz, 1H); 7,00 (m, 2H); 7,35 (dd, J = 8,1, 1,5 Hz, 1H); 8,65 (s, 1H); 9,29 (s, 1H): 9,43 (s, 1H); 10,96 (s, 1H); 11.73 (bs, 1H); 12,09 (s, 1H).
Samotný derivát HZ 2 byl již dříve patentován a publikován, byla popsána jeho alternativní syntéza [T. R. Burke, Jr., X. Z. Zhao, E. A. Semenova, K. Maddali, Y. Pommier: Hydrazide, amide, phthalimide and phthalhydrazide analogs as inhibitors of retroviral integrase. Patent W0/2009/026248 (2009); X. Z. Zhao, E. A. Semenova, B. C. Vu, K. Maddali, C. Marchand, S. H. Hughes, Y. Pommier, T. R. Burke, Jr.: 2,3-Dihydro-6,7-dihydroxy-H7-isoindol-l-one-Based HIV-1 Integrase Inhibitors. J. Med. Chem. 51 (2008) 251-259].
V získaném ECD spektru transportéru HZ 2 lze pozorovat 2 negativní pásy s maximem 217 nm a 274 nm a pozitivní pásy s maximem 207 nm, 274 nm, 301 nm. Při porovnání spekter samotné RNA a komplexu transportér-RNA vychází rozdíl v intenzitě pásů charakteristických pro RNA a transportér HZ 2. V získaných spektrech ROA lze pozorovat negativní pásy s maximem 217 nm a 276 nm a pozitivní pásy s maximem 255 nm a 316 nm, které odpovídají vznikajícímu komplexu s RNA.
CZ 2018 - 331 A3
Příklad 4. Test účinnosti transportérů CB 1, HZ 1 a HZ 2 pro RNA pomocí PAMPA
V této studii byla použita metoda PAMPA (paralelní analýza permeability umělou membránou), Tato in vitro metoda umožňuje stanovit transportní vlastnosti látek přes fosfolipidové vrstvy. Sestava se skládá se z jamek, které tvoří donorové a akceptorové mikrotitrační desky. Celá sestava se běžně označuje jako sendvič. Na začátku testu je látka přidána do donorové části. Do ní se vloží akceptorová destička s fosfolipidovou membránou na dně. Během inkubace dochází k transportu RNA pomocí transportérů RNA do akceptorové části. Po ukončení inkubace je proměřena koncentrace RNA v akceptorové i donorové destičce. Tím se kvantifikuje množství transportované RNA.
Sendvičová struktura byla tvořena 96-jamkovou mikrotitrační destičkou a 96-jamkovou filtrační destičkou (IPVH, 125 pm tlustý filtr, 0,45 pm póry). Zásobní roztoky nosiče vzorků byly připraveny při 50 °C, následně byly smíchány s methanolem a uloženy při teplotě 0 °C. Nejprve byl zásobní roztok zředěn pufrem, aby se dosáhlo konečné koncentrace vzorků 10 až 50 pM a snížení koncentrace methanolu pod 5 % (v/v) a poté byl roztok pipetován do jamek.
Donorová destička byla naplněna 300 pl zředěného nosiče o třech koncentracích (cu-ansponér = 0,1/1/10 mM) + RNA (crna = 0,05 mM). Koncentrace RNA byla vztažena na monomemí jednotku. Akceptorové jamky byly naplněny 200 pl roztoku pufru (pH = 7,4). Donorová destička byla vložena do akceptorové destičky ve spodní části. Takto propojené destičky fosfolipidovou membránou byly inkubovány při teplotě 25 °C v uzavřené nádobě po dobu 2 h bez míchání. Po uplynutí doby se sendvičové desky oddělily. Množství (koncentrace) RNA v jamkách donorových a akceptorových destiček bylo změřeno na základě porovnání experimentálního spektra s UV spektrem (220-800 nm) získaným z referenčních standardů.
V tabulce 1 jsou shrnuty výsledky testu účinnosti transportérů CB 1, HZ 1 a HZ 2 pro RNA pomocí PAMPA (jako hodnoty Kass). Nej efektivnější intracelulámí transport vykazoval CB 1 transportér (nejvyšší hodnoty Kass).
Tabulka 1. Transportní vlastnosti
1 W* ΐ ta* K.;....
í Η 1
HZ I
j HZ 2 * 4 WíS :
•NU·?.............Ú
Příklad 5. Cytotoxicita nových transportérů
Primární leukemické buňky (PLC) - 200 pm 4T1 byly inkubovány 2 hodiny s novými transportními látkami C (0,1/1/10 mM). Výsledky testů prováděné na několika buněčných liniích (PLC-4T1) neprokázaly žádný výrazný cytotoxický účinek transportérů na testované buňky (obr. 3), což znamená, že připravené transportéry nejsou toxické a jsou vhodné pro in vitro a in vivo použití.
Průmyslová využitelnost
Vynález je využitelný ve farmaceutickém průmyslu jako efektivní komplex RNA-transportér na
-8CZ 2018 - 331 A3 bázi derivátů borových klášterů a hydrazonů použitelný především jako terapeutický nástroj pro cílení léku pro nádorovou imunoterapii.
PATENTOVÉ NÁROKY

Claims (8)

1. Použití 8-(l,4-dioxahex-6-guanidinium-l-yl)-3-kobalt bis(dikarbollidu) (CB 1) vzorce I jako transportéru nukleotidových struktur, kde nukleotidovými strukturami jsou různě dlouhé řetězce a fragmenty RNA nebo DNA.
2. Použití A'-(2,3-dihydroxybenzyliden)cholylhydrazidu (HZ 1) vzorce II jako transportéru nukleotidových struktur, kde nukleotidové struktury mají výše uvedený význam.
3. Použití A'-(2,3-dihydroxybenzyliden)-2,3-dihydroxybenzhydrazidu (HZ 2) vzorce III jako transportéru nukleotidových struktur, kde nukleotidové struktury mají výše uvedený význam.
4. Komplex transportéru I, podle nároku 1 s nukleotidovými strukturami obecného vzorce IV, kde nukleotidové struktury mají výše uvedený význam.
-9CZ 2018 - 331 A3
IV
5. Komplex transportéru II, podle nároku 2 s nukleotidevými strukturami obecného vzorce V, kde nukleotidové struktury mají výše uvedený význam.
6. Komplex transportéru III, podle nároku 3 s nukleotidovými strukturami obecného vzorce VI, kde nukleotidové struktury mají výše uvedený význam.
.«NA*
7. Použití komplexů transportérů s nukleotidovými strukturami obecného vzorce IV, V a VI 15 podle nároků 4 až 6 pro přípravu léčiva pro nádorovou imunoterapii.
8. Použití komplexů transportérů s nukleotidovými strukturami obecného vzorce IV, V a VI podle nároků 4 až 6 pro přípravu léčiva pro léčbu onkologických onemocnění.
CZ2018-331A 2018-07-04 2018-07-04 Transportéry nukleotidových struktur na bázi hydrazonů jako terapeutický nástroj pro cílení léku pro nádorovou imunoterapii CZ308447B6 (cs)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2018-331A CZ308447B6 (cs) 2018-07-04 2018-07-04 Transportéry nukleotidových struktur na bázi hydrazonů jako terapeutický nástroj pro cílení léku pro nádorovou imunoterapii

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2018-331A CZ308447B6 (cs) 2018-07-04 2018-07-04 Transportéry nukleotidových struktur na bázi hydrazonů jako terapeutický nástroj pro cílení léku pro nádorovou imunoterapii

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ2018331A3 true CZ2018331A3 (cs) 2020-01-15
CZ308447B6 CZ308447B6 (cs) 2020-08-26

Family

ID=69140724

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ2018-331A CZ308447B6 (cs) 2018-07-04 2018-07-04 Transportéry nukleotidových struktur na bázi hydrazonů jako terapeutický nástroj pro cílení léku pro nádorovou imunoterapii

Country Status (1)

Country Link
CZ (1) CZ308447B6 (cs)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3928795A1 (en) * 2020-06-26 2021-12-29 Jacobs University Bremen gGmbH Use of a boron cluster compound as transmembrane carrier

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210052389A (ko) 2018-08-27 2021-05-10 리제너론 파마슈티칼스 인코포레이티드 다운스트림 정제에서의 라만 분광법의 사용

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2524585A1 (en) * 2003-05-02 2004-11-11 Centrum Mikrobiologii I Wirusologii Polskiej Akademii Nauk Nucleoside derivative, modified oligonucleotide, method for their synthesis and applications thereof
KR100699279B1 (ko) * 2005-04-28 2007-03-23 학교법인 포항공과대학교 당 또는 당 유사체를 골격으로 하는 분자 수송체 및 그의제조방법
CZ304112B6 (cs) * 2012-05-18 2013-10-30 Vysoká skola chemicko-technologická v Praze Konjugáty hydrazonu s kyselinou cholovou jako nová cytostatika
CZ2014305A3 (cs) * 2014-05-06 2016-01-06 Vysoká škola chemicko- technologická v Praze Cholylhydrazony a jejich použití k léčbě nádorových onemocnění a leukémií
CZ306254B6 (cs) * 2015-08-30 2016-11-02 University of Jyväskylä, Department of Chemistry Transportér nukleotidových struktur

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3928795A1 (en) * 2020-06-26 2021-12-29 Jacobs University Bremen gGmbH Use of a boron cluster compound as transmembrane carrier
WO2021259668A1 (en) 2020-06-26 2021-12-30 Jacobs University Bremen Ggmbh Use of a boron cluster as transmembrane carrier

Also Published As

Publication number Publication date
CZ308447B6 (cs) 2020-08-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9931418B2 (en) Compositions for the delivery of RNA and drugs into cells
US20240246898A1 (en) Cationic lipids for nucleic acid delivery and preparation thereof
JP6973805B2 (ja) 薬物内包微小球の形成が可能なn−末端で官能基化されたアミノ酸誘導体
CA2831392C (en) Conjugated lipomers and uses thereof
Duo et al. CX-5461-loaded nucleolus-targeting nanoplatform for cancer therapy through induction of pro-death autophagy
US10087442B2 (en) Polycation-functionalized nanoporous silicon carrier for systemic delivery of gene silencing agents
Liu et al. Mannose-conjugated platinum complexes reveals effective tumor targeting mediated by glucose transporter 1
Simeone et al. Design, Synthesis and Characterisation of Guanosine‐Based Amphiphiles
WO2021141969A1 (en) Nanomaterials
JP2023505316A (ja) ナノマテリアル
CN104245794A (zh) α-氨基脒聚合物及其用途
EP2833869B1 (en) Method of preparing composition for delivering an anionic drug
Zhang et al. Hollow carbon nanospheres as a versatile platform for co-delivery of siRNA and chemotherapeutics
Talamantez-Lyburn et al. Gold nanoparticles loaded with cullin-5 DNA increase sensitivity to 17-AAG in cullin-5 deficient breast cancer cells
CZ2018331A3 (cs) Transportéry nukleotidových struktur na bázi derivátů borových klasterů a hydrazonů jako terapeutický nástroj pro cílení léku pro nádorovou imunoterapii
Xiang et al. Design of red-emitting 1D zinc coordination polymer for targeted drug delivery to nucleus
Yang et al. A Fluorescent Self-Reporting Vector with GSH Reduction Responsiveness for Nucleic Acid Delivery
KR100870314B1 (ko) 암 치료용 핵산 의약 조성물
US9878049B2 (en) High drug loading system to co-deliver anticancer drugs and nucleic acids for cancer therapy
ES2919864T3 (es) Derivados de poliamina hidroxilada como reactivos de transfección
CN106188223B (zh) 一种含有二肽类脂质阳离子的化合物及其制备方法与应用
KR100861278B1 (ko) 암 치료용 리보핵산 의약 조성물
CN103599549A (zh) 一种siRNA/抗癌药物联合转运复合载体及其制备方法和应用
CZ306254B6 (cs) Transportér nukleotidových struktur
Xiao et al. Optimizing the stable doxorubicin prodrug nanocomplex for efficient and selective cancer therapy

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Patent lapsed due to non-payment of fee

Effective date: 20210704