CZ307235B6

CZ307235B6 - Symetrický derivát Trögerovy báze s tetramethinovou substitucí a jeho použití

Info

Publication number: CZ307235B6
Application number: CZ2015-923A
Authority: CZ
Inventors: Martin Havlík; Tomáš Bříza; Zdeněk Kejík; Bohumil Dolenský; Robert Kaplánek; Jakub Rak; Jarmila Králová; Aleksi Šedo; Pavel Martásek; Vladimír Král
Original assignee: 1. Lékařská Fakulta Univerzity Karlovy; Vysoká škola chemicko-technologická v Praze
Priority date: 2015-12-21
Filing date: 2015-12-21
Publication date: 2018-04-18
Also published as: CZ2015923A3

Abstract

Symetrický derivát Trögerovy báze s cyaninovou substitucí, mající stejnou cyaninovou substituci na b a f části (hetero)arylového zbytku 1,5-methano-1,5-diazocinového kruhu v enantiomerní či racemické formě. Tyto systémy mohou být využity pro stanovení polysacharidových nádorových markerů a mohou nalézt uplatnění v rozpoznávání a diagnostice nádorových onemocnění.

Description

Oblast techniky

Vynález se týká použití optických senzorových systémů založených na symetrických derivátech Trogerovy báze s tetramethinovou substitucí. Tyto systémy mohou být díky své selektivitě využity pro stanovení polysacharidových nádorových markérů s jejich využitím v rozpoznávání a diagnostice nádorových onemocnění.

Dosavadní stav techniky

Je dobře známo, že sacharidy a jejich deriváty jsou intenzivně studované biomolekuly. V těle ovlivňují a kontrolují celou řadu biologicky významných procesů (přenos signálu, imunitní odpověď, atd.). Jejich zvýšená exprese byla nalezena pro celou řadu vážných chorob např. rakovina. Některé sacharidy (např. heparan sulfát, chondroitin sulfát, kyselina hyaluronová, kyselina sialová atd.) hrají významnou roli během onkogeneze a patří mezi důležité znaky (markéry) nádorového bujení. Jejich stanovení může poskytnout klinicky hodnotné informace pro včasnou diagnosu rakoviny, predikci jejího budoucího vývoje a výběru optimální terapie. Sacharidové nádorové markéry mohou být detekovány pomocí vhodných selektivních analytických činidel, které jsou využitelné pro konstrukci optických senzorů a tím pro diagnostiku nádorových onemocnění. V cílené protinádorové terapii mohou být tato činidla použita jako rozpoznávací část systému pro cílený transport léčiv v terapii nádorových onemocnění.

Rozpoznávání nádoru za pomocí nádorových markérů je velmi efektivní metoda pro detekci nádorových buněk a jejich diagnostiku. Je známo, že řada nádorových markérů jsou polysacharidy. Jejich zvýšená hladina silně koreluje s pravděpodobnosti výskytu rakoviny u pacienta. Selektivní analytické senzory mohou být použity jako specifické činidlo pro diagnostiku rakoviny. Dalším důležitým nádorovým znakem jsou změněné aktivity enzymů, které se podílejí na syntéze těchto markérů a jejich hydrolýze. Metoda stanovení enzymové aktivity je založena na měření koncentrace produktu nebo výchozí látky v čase. Pomocí optických senzorů je možné stanovení koncentrace těchto látek, a tak i zisk informací o aktivitě těchto enzymů. (Dennis, J. W.; Granovsky, M.; Warren, C. E.: Glycoprotein glycosylation and cancer progression, Biochim. Biophys. Acta, 1999, 1473, 21-34; Kamedaa, K.; Shimadaa, H.; Ishikawaa, T.; Takimotoa, A.; Momiyamaa, N.; Hasegawaa, S.; Misutaa, K.; Nakanoa, A,; Nagashimab, Y.; Ichikawa Y.: Expression of highly polysialylated neural cell adhesion molecule inpancreatic cancer neural invasive lesion, Cancer Letí. 1999,137, 201-207).

Optické senzory pro některé sacharidové nádorové markéry byly popsány. Jedná se např. o konjugáty monoklonálních protilátek a fluorescenčních molekul (Jelínek, R.; Kolusheva, S.: Carbohydrate biosensors, Chem. Rev. 2004, 104, 5987-6015). Ty sice dosahují vysoké účinnosti, nicméně jejich praktické využití silně limituje jejich vysoká cena. Dále se jedná například o metalokomplexy porfyrinových derivátů (Sugasaki, A.; Sugiyasu, K.; Ikeda, M.; Takeuchi, M.; Shinkai, S.: First successful molecular design of an artificial lewis oligosaccharide binding systém utilizing positive homotropic allosterism, J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 10239-10244), konjugáty porfýrinů se žlučovými kyselinami využitelnými pro záporně nabité polysacharidové markéry (Králová, J.; Koivukorpi, J.; Kejík, Z.; Poučková, P.; Sievanen, E.; Kolehmainen, E.; Král, V.: Porphyrin-bile acid conjugates: from saccharide recognition in the solution to the selective cancer cell fluorescence detection, Org. Biomol. Chem. 2008, 6, 1548-1552), lanthanoidové komplexy pro sialové Lewisovy antigeny (Alpturk, O.; Rusin, O.; Fakayode, S. O.; Wang, W.; Escobedo, J. O.; Warner, I. M.; Crowe, V. E.; Král, V.; Pruet, J. M.; Strongin, R. M.: Lanthanide complexes as fluorescent indicators for neutrál sugars and cancer hiomarkers, Proč. Nati. Acad. Sci. U. S. A. 2006, 103, 9756-9760), systémy na bázi boronových kyselin pro stanovení kyseliny sialové a sialových Lewisových antigenů (Yang, Y.; Lewis, P. T.; Escobedo, J. O.; Luče, N. N.; Treleaven, W. D.; Cook, R. L.; Strongin, R. M.: Mild colorimetric detection of sialic acid, Collect. Czech. Chem. Commun. 2004, 69, 1282-1291) a pentamethiniové soli (Bříza, T.; Kejík, Z.; Císařová, I.; Králová, J.; Martásek, P.; Král, V.: Oplical sensing of 5 sulfáte by polymethinium salt receptors: colorimetric senzor for heparin, Chem. Commun. 2008,

16, 1901-1903; Bříza, T.; Králová, J.; Kejík, Z.; Martásek, P.; Král, V.: Využitípolymethiniových solí jako senzoru pro nádorové markéry, Česká patentová přihláška 2011, PV 2013-5). Pentamethiniové soli nemohou být použity pro stanovení některých nádorových markérů, např. kyseliny hyaluronové a kyseliny sialové, což značně snižuje jejich využitelnost. Naším cílem ΐϋ bylo připravit takové receptory, které by umožňovaly stanovení více typů polysacharidových nádorových markérů včetně těchto kyselin.

Pro konstrukci optických senzorů jsou důležité mnohé parametry: vysoká hodnota optického koeficientu, poloha absorpčních maxim ve viditelné oblasti, vysoká fluorescence a velké 15 spektrální změny při vazbě na analyt (Gomes-Hens, A.; Aguilar-Caballos, Μ. P.: Longwavelength fluorophores new trends in their analytical use, Trend. Anal. Chem. 2004, 23, 127136; Ajayaghosh, A.: Chemistry of squaraine-derived materials: Near-IR dyes, low band gap systems, and cation senzors, Acc. Chem. Res. 2005, 38, 449-459; Král, V.; Vašek, P.; Cígler, P.; Králová, J.; Poučková, P.: Preparation of porphyrin derivatives withpolymethine suhstitution for 20 photodynamic therapy. Patent, 2004, CZ 293672 B6). Tyto receptory je tak možné následně použít jako optické senzorové systémy pro stanovení polysacharidových nádorových markérů a tím umožnit včasnou diagnostiku nádorových onemocnění.

Příprava těchto systémů, jejich využití pro detekci a rozpoznávání polysacharidových 25 nádorových markérů s cílem uplatnění těchto systémů v diagnostice nádorových onemocnění jsou předmětem tohoto patentu.

Podstata vynálezu

Předmětem vynálezu jsou symetrické deriváty Trogerovy báze s tetramethinovou substitucí, obecného vzorce I a II a jejich použití pro přípravu optických senzorových systémů pro diagnostiku nádorových onemocnění. Tyto sloučeniny vykazují výrazné spektrální změny při interakci s cílovými analyty a zároveň vykazují vysokou selektivitu pro daný cílový motiv. Tyto 35 sloučeniny vykazují vysokou absorpci a emisi a absorpční maxima se nachází ve viditelné oblasti.

Předmětem vynálezu jsou symetrické deriváty Trogerovy báze s tetramethinovou substitucí, obecného vzorce I,

kde R je alkyl Cl až Cl2, glykolové řetězce spočtem 1 až 8 glykolových (-OCH₂CH₂-) opakujících se jednotek končící O-alkyl substituentem Cl až C12 nebo -OH skupinou, alkyl Cl 45 až C8 sulfonové kyseliny nebo odpovídající jejich lithné nebo sodné, nebo draselné, nebo česné, nebo rubidné soli, allyl, propargyl, benzyl;

X je vybrána ze skupiny zahrnující: acetát, bromid, dihydrogenfosfát, fluorid, fosfát, hexafluorofosfát, hydrogensulfát, chlorid, chloristan, jodid, mesylát, monohydrogenfosfát, mravenčan, nitrát, nonafluorbutylsulfonát, sulfát, tetrafluoroborát, tosylát, triflát, trifluoracetát, trichloracetát, uhličitan;

a jejich soli s anorganickými nebo organickými kyselinami vybranými ze skupiny tvořené acetylacetáty, adipáty, askorbáty, benzoáty, besyláty, boritany, butanoáty, citráty, deoxycholáty, dihydrogenfosfáty, fenylacetáty, fosfáty, fumaráty, galát, glutaráty, hippuráty, hydrobromidy, hydrofluoridy, hydrogensulfáty, hydrochloridy, hydrojodidy, chloristany, choláty, isokyanát, isonikotináty, kapryláty, kyanatany, laktáty, lauráty, litocholáty, maláty, maleáty, malonáty, mandeláty, mesyláty, monohydrogenfosfáty, mravenčany, myristáty, napsyláty, nikotináty, nitráty, octany, oleáty, oxaláty, oxopropanoáty, palmitáty, pikrát, pimeláty, propionáty, rhodanidy, salicyláty, sebakáty, skořicáty, stearáty, suberáty, sukcináty, sulfáty, tetrafluoroboráty, tosyláty, trifláty. trifluoracetáty, trichloracetáty, uhličitany, valeráty, vínany a sole přirozených aminokyselin;

v enantiomerní či racemické formě.

Předmětem vynálezu jsou dále symetrické deriváty Trogerovy báze s tetramethinovou substitucí, obecného vzorce II,

kde R a X mají výše uvedený význam;

A je alkyl Cl až Cl2, 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 soli, allyl, propargyl, benzyl;

Y je vybrána ze skupiny zahrnující: acetát, bromid, dihydrogenfosfát, fluorid, fosfát, hexafluorofosfát. hydrogensulfát, chlorid, chloristan, jodid, mesylát, monohydrogenfosfát, mravenčan, nitrát, nonafluorbutylsulfonát, sulfát, tetrafluoroborát, tosylát, triflát, trifluoracetát, trichloracetát, uhličitan;

ajejich soli s výše uvedenými kyselinami;

v enantiomerní či racemické formě.

Symetrické deriváty Trogerovy báze s tetramethinovou substitucí, které jsou předmětem tohoto patentu, vykazují vysokou afinitu a spektrální odezvu pro všechny klinicky významné typy polysacharidových nádorových markérů, včetně kyseliny hyaluronové a kyseliny sialové. Tyto receptory mají řadu vlastností, které je předurčují pro použití v optických senzorech, jako je například vysoká hodnota optického koeficientu, poloha absorpčních maxim ve viditelné oblasti, vysoká fluorescence a velké spektrální změny při vazbě na analyt.

Příprava symetrických derivátů Trogerovy báze stetramethinovou substitucí ajejich aplikace jako optických senzorů pro stanovení polysacharidových nádorových markérů a diagnostiku nádorových onemocnění jsou doloženy následujícími příklady, aniž by jimi byly jakkoliv omezeny.

Příklady uskutečnění vynálezu

Příklad I

Příprava látky 1, spadajícího pod obecný vzorec I.

Směs 6//,12//-5,1 l-methanodibenzo[//|[l,5]diazocin-2,8-diarninu (30 mg; 0,12 mmol), 4((lE,3E)-4-(N-fenylacetamido)buta-l,3-dien-l-yl)-l-propylchinolin-l-ium jodidu (173 mg; 0,36 mmol) a dimethylformamidu (7 ml) byla zahřívána na 80 °C po dobu tří hodin a poté míchána přes noc při laboratorní teplotě. Směs byla odpařena dosucha, přidán dichlormethan (5 ml), macerována, sonifikována a produkt byl separován filtrací, promyt diethyletherem a sušen za vakua (výtěžek 96 mg, 85 %). 'H NMR (300 MHz, (CD₃)₂SO): 10.56 (2H, d, 13.0), 8.67 (2H, d, 7.1), 8.62 (2H, dd, 8.9, 1.4), 8.19 (2H, dd, 8.8, 0.9), 8.20 (2H, dd, 14.1, 11.8), 8.05 (2H, t, 12.6), 8.01 (2H, ddd, 8.8, 7.0, 1.4), 7.74 (2H, ddd, 8.9, 7.0, 0.9), 7.71 (2H, d, 7.1), 7.16 (2H, d, 8.8), 7.16 (2H, d, 14.1), 7.03 (2H, dd, 8.8, 2.5), 6.83 (2H, d, 2.5), 6.21 (2H, t, 11.9), 4.63 (2H, d, 17.0), 4.60 (4H, dd, 8.2, 6.4), 4.24 (2H, s), 4.10 (2H, d, 17.0), 1.87 (4H, sex, 7.3), 0.93 (6H, t, 7.3). ^I3C APT NMR (75 MHz, (CD₃)₂SO): 152.34, 149.93 (CH), 147.54 (CH), 143.77 (CH), 143.68, 137.85, 135.91, 133.88 (CH), 129.43, 127.14 (CH), 126.02 (CH), 125.89 (CH), 124.58, 118.24 (CH), 115.47 (CH), 113.56 (CH), 110.11 (CH), 109.97 (CH), 107.64 (CH), 66.38 (CH₂), 58.26 (CH₂), 55.87 (CH₂), 22.35 (CH₂), 10.69 (CH₃).

Struktura látky 1

Příklad 2

Příprava látky 2, spadajícího pod obecný vzorec II.

Směs obsahující látku 1 (50 mg; 0,053 mmol), methyl jodid (228 mg, 1,61 mmol) a dimethylformamid (3 ml) byla míchána tři dny při laboratorní teplotě, poté odpařena dosucha a macerována diethyletherem (10 ml) a produkt separován filtrací (výtěžek 54 mg, 94 %). 'H NMR (300 MHz, (CD₃)₂SO): 10.48 (1H, d, 12.7), 10.45 (IH, d, 12.4),8.91 (1H, d, 6.9), 8.78 (1H, d, 6.9), 8.71 (1H, dd, 8.6, 1.5), 8.66 (1H, dd, 8.7, 1.5), 8.33 (1H, d, 8.9), 8.26 (1H, d, 9.0), 8.18 (1H, dd, překryt), 8.14 (1H, dd, překryt), 8.10 (1H, překryt), 8.09 (1H, překryt), 8.05 (1H, překryt), 8.03 (1H, překryt), 8.03 (IH, překryt), 7.91 (1H, d, 7.0), 7.85 (1H, překryt), 7.82 (1H, překryt), 7.80 (IH, překryt), 7.42 (IH, d, 8.8), 7.35 (IH, d, 14.5), 7.25 (IH, d, překryt), 7.25 (IH, d, 8.9, 2.4), 7.21 (IH, d, 8.8, 2.3), 6.96 (IH, d, 2.4), 6.94 (IH, d, 2.3), 6.26 (IH, t, 11.9), 6.23 (IH, t, 11.9), 5.45 (IH, d, 11.0), 5.23 (1H, d, 15.7), 4.97 (IH, d, 11.0), 4.89 (IH, d, 15.7), 4.84 (IH, d, 17.2), 4.72 (2H, t, 7.1), 4.66 (2H, t, 7.2), 4.35 (IH, t, 17.2), 3.70 (3H, s), 1.91 (2H, sex, překryt), 1.89 (2H, sex, překryt), 0.91 (6H, t, 7.3). ’’C APT NMR (75 MHz, (CD₃)₂SO): 152.99, 152.75, 149.07 (CH), 148.07 (CH), 145.97 (CH), 145.11 (CH), 144.46 (CH), 144.16 (CH), 141.93, 138.03, 137.91 (2C), 137.24, 134.46 (CH), 134.38, 134.22 (CH), 130.05, 127.96 (CH), 127.60 (CH), 126.04 (CH), 126.22, 126.12 (CH), 125.17, 124.89, 123.59, 123.44 (CH), 118.71 (CH), 118.51 (CH), 116.94 (CH), 115.52 (CH), 113.03 (CH), 112.92 (CH), 112.60 (CH), 111.75 (CH), 111.48 (CH), 110.89 (CH), 108.81 (CH), 108.03 (CH), 76.86 (CH₂), 66.70 (CH₂), 56.78 (CH₂), 56.65 (CH,), 56.30 (CH₂), 50.77 (CH₃), 22.56 (CH.), 22.48 (CH₂), 10.73 (2CH₃).

Struktura látky 2

Příklad 3

Tvorba komplexů látek I a 2 se sacharidovými nádorovými markéry

Interakce testovaných derivátů s vybranými analyty byla studována pomocí UV-Vis spektroskopie v 1 mM roztoku chloridu sodného ve směsi voda/metanol (7:3, V/V). Roztok receptoru byl připraven rozpuštěním 3 mg testovaného derivátu v 5 ml methanolu a alikvotní podíl byl přidán do 100 ml použitého rozpouštědla, tak aby vznikl roztok testovaného derivátu o koncentraci 7,4 pmol/l. Roztok testovaných analytů byl připraven rozpuštěním 15 mg v 3 ml vody a alikvotní podíl byl přidán do 100 ml použitého rozpouštědla, tak aby vznikl roztok použitého analytu o 2 mM koncentraci. Před začátkem titrace bylo pH roztoku analytů a receptorů adjustováno na hodnotu 7,34. Podmíněné vazebné konstanty K byly spočítány pomocí nelineární regrese pomocí programu Letagrop Spefo 2005 z hodnot maxim absorbance. Protože analyty na bázi polymeru mají různou délku, uváděné hodnoty konstant stability K byly spočítány použitím koncentrace každé opakující se disacharidové jednotky. Koncentrace použitých receptorů byla 7,4 pmol/l, koncentrace studovaných analytu se pohybovala v rozmezí od 0-0,5 mmol/l. Velikost objemu jednoho přídavku roztoku analytu ke 2,4 ml roztoku použitých derivátů byla od 0,005 do 0,1 ml.

Pozorovali jsme vysokou selektivitu a výrazné spektrální změny symetrických derivátů Trogerovy báze s tetramethinovou substitucí pro polysacharidové nádorové markéry, oproti běžně dostupným bioanalytům. Obdržená data prokázala, že symetrické deriváty Trogerovy báze s tetramethinovou substitucí mohou být použity pro specifické stanovení různých typů sacharidových nádorových markérů. Selektivitu našich sloučenin pro polysacharidové nádorové markéry jsme prokázali pomocí UV-VIS spektroskopie.

Průmyslová využitelnost

Symetrické deriváty Trogerovy báze s tetramethinovou substitucí jsou využitelné ve farmaceutickém průmyslu k přípravě optických systémů pro diagnostiku nádorových onemocnění.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Symetrický derivát Trogerovy báze s tetramethinovou substitucí, obecného vzorce nebo kde R je alkyl Cl až Cl2, glykolové řetězce spočtem 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 soli, allyl, propargyl, benzyl;

A je alkyl Cl až Cl2, 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 soli, allyl, propargyl, benzyl;

X a Y je vybrána ze skupiny zahrnující: acetát, bromid, dihydrogenfosfát, fluorid, fosfát, hexafluorofosfát, hydrogensulfát, chlorid, chloristan, jodid, mesylát, monohydrogenfosfát, mravenčan, nitrát, nonafluorbutylsulfonát, sulfát, tetrafluoroborát, tosylát, triflát, trifluoracetát, trichloracetát, uhličitan;

a jejich soli s anorganickými nebo organickými kyselinami vybranými ze skupiny tvořené acetylacetáty, adipáty, askorbáty, benzoáty, besyláty, boritany, butanoáty, citráty, deoxycholáty, dihydrogenfosfáty, fenylacetáty, fosfáty, fumaráty, galát, glutaráty, hippuráty, hydrobromidy, hydrofluoridy, hydrogensulfáty, hydrochloridy, hydrojodidy, chloristany, choláty, isokyanát, isonikotináty, kapryláty, kyanatany, laktáty, lauráty, litocholáty, maláty, maleáty, malonáty, mandeláty, mesyláty, monohydrogenfosfáty, mravenčany, myristáty, napsyláty, nikotináty, nitráty, octany, oleáty, oxaláty, oxopropanoáty, palmitáty, pikrát, pimeláty, propionáty, rhodanidy, salicyláty, sebakáty, skořicáty, stearáty, suberáty, sukcináty, sulfáty, tetrafluoroboráty, tosyláty, trifláty, trifluoracetáty, trichloracetáty, uhličitany, valeráty, vínany a sole přirozených aminokyselin;

v enantiomerní či racemické formě.
2. Symetrický derivát Trogerovy báze s tetramethiniovou substitucí podle nároku 1 pro použití jako léčivo.
3. Použití symetrického derivátu Trogerovy báze s tetramethiniovou substitucí podle nároku 1 pro výrobu optických senzorů pro stanovení a rozpoznávání sacharidových nádorových markérů.
4. Použití symetrického derivátu Trogerovy báze s tetramethiniovou substitucí podle nároku 1 5 pro výrobu léčiva pro diagnostiku nádorů.
5. Použití symetrického derivátu Trogerovy báze s tetramethiniovou substitucí podle nároku 1 pro výrobu léčiva pro léčení nádorových onemocnění