Selektive HDAC6-Inhibitoren: Synthese und biologische Testung

Autor: Grünstein, Elisabeth
Jazyk: němčina
Rok vydání: 2019
Předmět:
Popis: Epigenetische Therapieansätze als vielversprechende pharmakologische Intervention zur Behandlung einer Vielzahl von Erkrankungen rücken zunehmend in den Fokus der modernen Arzneimittelforschung. Insbesondere selektive Histone Deacetylase Inhibitoren (HDACi) bieten hier interessante Möglichkeiten. Da ferner in einem Tiermodell unter Deletion der HDAC6 Genexpression keine Beeinträchtigung der Vitalität der Versuchspopulation festgestellt werden konnte, wurde in der vorliegenden Arbeit der Fokus auf Synthese und biologische Untersuchung neuer und selektiver HDAC6i gerichtet. Auf Grundlage der Enzym Inhibitionsdaten sowie im zellulären Testsystem erwies sich aus der Reihe der synthetisierten Verbindungen Marbostat 100 (13a) als der potenteste und selektivste HDAC6i. Des Weiteren konnte festgestellt werden, dass für eine vergleichbare inhibitorische Potenz des Inhibitors Tubastatin A (10) mit Marbostat 100 (13a) eine 100 fach höhere Konzentration von 10 vorliegen muss (50 nM 13a vs. 5 µM 10). Demnach repräsentiert 13a nicht nur einen selektiven, sondern auch sehr potenten HDAC6i, der in Bezug auf seine Wirkstärke dem Tubastatin A (10) deutlich überlegen ist. Des Weiteren wurde geprüft, ob die selektive und potente Wirkung der Leitverbindung 13a darauf zurückzuführen ist, dass durch seine Anwesenheit Zellzyklusveränderungen oder zytotoxische Effekte induziert werden. Im Rahmen dieser Untersuchungen konnte Marbostat 100 (13a) als ein selektiver, potenter und effizienter HDAC6i identifiziert werden, der ausschließlich posttranslationale Modifikationen am Target Enzym bewirkt und in einem breiten Konzentrationsspektrum keinerlei zytotoxische Effekte aufweist. Bevor Marbostat 100 (13a), R 13a sowie das wasserlösliche Derivat der Leitverbindung 13h abschließend in einem Arthritis Mausmodell getestet wurden, folgte zunächst eine Metabolisierungsstudie mit 13h. Diese zeigte, dass im Mikrosomen Modell keine Phase I und Phase II Metabolite nachweisbar waren, wodurch vermutet werden konnte, dass dieser Inhibitor nicht über CYP450-Enzyme in der Leber abgebaut wird. Die Untersuchungen der beiden HDAC6i im Arthritis-Mausmodell (CIA) brachten folgende Ergebnisse: Die Behandlung mit Marbostat 100 (13a) (30 mg / kg) führte bereits nach einer Woche zu einer signifikanten Verbesserung des Krankheitsbildes, welche durch den reduzierten klinisch-arthritischen Score (um 25 %), die reduzierte Pfotendicke sowie den reduzierten Gewichtsverlust belegt wurde. Histologische Untersuchungen der arthritischen Pfoten mit 13a zeigten signifikant schwächere Anzeichen einer Synovia Entzündung, eine verminderte zelluläre Invasion von Entzündungsmediatoren ins Gelenk, einen verminderten Knorpelabbau sowie eine Reduktion der Knochenerosionen (p = 0,004). Damit konnte eine signifikante Reduktion des histologisch-arthrischen Scores um 50 % erzielt werden. In Rahmen einer zweiten in vivo-Studie wurden das wasserlösliche Derivat der Leitverbindung 13h sowie R-13a in äquimolaren Konzentrationen (42,3 mg / kg bzw. 30 mg / kg) im Vergleich zur Vehikel Gruppe getestet. Ähnlich zur ersten Studie konnte auch hierbei nach 6 Behandlungstagen ein signifikant niedrigerer klinisch-arthritischer Score verzeichnet werden (p < 0,05). Mittels μCT Messungen konnten die Erosionen in den Gelenkknochen der Hinterpfoten evaluiert werden. Das Verhältnis aus Knochenoberfläche zum Knochenvolumen (BS / BV) war signifikant niedriger (p = 0,049 für 13h und p = 0,01 für R-13a) bei den behandelten Tiergruppen. Röntgenaufnahmen zeigten sichtbare Erosionen in allen arthritischen Tiergruppen, wobei die Anzahl und das Ausmaß deutlich geringer für die mit den Testsubstanzen behandelten Tiergruppen ausfielen. Zudem wurden die drei getesteten HDAC6i hinsichtlich ihres Sicherheitsprofiles untersucht: Analysen der wichtigen Blutparameter, wie die Erythrozyten- und Leukozytenanzahl, sowie die Gesamtkonzentration an Hämoglobin lieferten Werte, die für alle Testsubstanzen (Marbostat 100 (13a), R-13a und 13h) im Normbereich eines typischen Maus Hämogramms lagen. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Marbostat 100 (13a), R-13a und 13h signifikante präklinische, histologische und radiologische Effekte ohne toxische Effekte im Arthritis Mausmodell aufweisen.
Histone deacetylase inhibitors (HDACi) respresent new drugs for the therapy of diseases like autoimmunity, cancer and inflammation. To minimize the broad spectrum of side effects, the focus of this work was to synthesize an isoform specific histone deacetylase 6 inhibitor (HDAC6i) containing an hydroxamic acid moiety linked to tetrahydro-β-carboline. Marbostat-100 is a very selective and potent inhibitor of HDAC6, being superior over the established HDAC inhibitor Tubastatin A. Despite impressive in vitro data, Marbostat-100 demonstrates in vivo anti-inflammatory activity in CIA. The data for treatment with Marbostat-100 show significant reduction of clinical arthritis scores of about 25 % and histological scores of about 50 %. There are also significant effects concerning the clinical arthritis score and relative bone surface for treating CIA with the water solubility improved derivative of Marbostat-100. Blood parameters like red or white blood cell count and total hemoglobin are within expected ranges for all treatments (Marbostat-100, R-Marbostat-100 and the water solubility improved derivative of Marbostat-100).
Databáze: OpenAIRE
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