КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер 19-73-00051

НазваниеДизайн новых адамантан-содержащих ингибиторов ферментов репарации ДНК, способных повышать эффективность химиотерапевтических агентов в отношении мультиформной глиобластомы.

РуководительПономарев Константин Юрьевич, Кандидат химических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное учреждение науки Новосибирский институт органической химии им. Н.Н. Ворожцова Сибирского отделения Российской академии наук, Новосибирская обл

Период выполнения при поддержке РНФ 07.2019 - 06.2021 

Конкурс№40 - Конкурс 2019 года «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными.

Область знания, основной код классификатора 03 - Химия и науки о материалах, 03-103 - Синтез, строение и свойства природных и физиологически активных веществ; медицинская химия и прогнозирование различных видов биоактивности

Ключевые словаадамантаны, терпеноиды, глиобластома, ингибиторы ферментов репарации ДНК

Код ГРНТИ31.23.00

СтатусУспешно завершен

 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Представленный проект нацелен на поиск и изучение новых ингибиторов ферментов репарации, обладающих синергетическим (потенцирующим) эффектом c известными химиотерапевтическими препаратами, используемых для лечения глиобластомы, а также проверку эффективности указанных «химиотерапевтических коктейлей» с использованием современных in vitro моделей. В ходе данного проекта будут разработаны подходы и осуществлен синтез библиотек новых производных на основе доступных соединений адамантанового ряда. Будут получены соединения, включающие в остов адамантановый и терпеновые структурные блоки, соединенные линкерами различного строения. Для синтезированных библиотек будет проведен скрининг ингибиторной активности в отношении очищенных рекомбинантных ферментов Tdp1, определение величины IC50 (концентрация ингибитора, при которой активность фермента снижена наполовину) с использованием разработанных ранее флуоресцентных методов в режиме реального времени. Цитотоксические свойства агентов, проявившие активность в отношении фермента репарации Tdp1 в микромолярных концентрациях и ниже будут в дальнейшем изучены в отношении разных раковых линиях клеток. Для соединений, проявивших способность эффективно ингибировать фермент и не проявивших значительной токсичности in vitro планируется проведение исследований по выявлению синергетических свойств при одновременном воздействии известных алкилирующих агентов с полученными нами ингибиторами фермента TDP1. Научная значимость и актуальность поставленной в проекте проблемы обусловлена тем, что глиобластома является трудно поддающейся лечению злокачественной опухолью, и любое улучшение в терапии глиобластом является социально значимым. Впервые будут исследованы синергетические эффекты новых ингибиторов Tdp1 с алкилирующими химиотерапевтическими препаратами (темозоломидом и ломустином), используемыми при лечении глиобластомы. Будет исследовано влияние «химиотерапевтических коктейлей», состоящих из экспериментальных и уже применяющихся в клинике ингибиторов фермента репарации PARP1 и описанных нами ингибиторов Tdp1, а также темозоломида (или ломустина), на цитотоксичность последнего в отношении перевиваемых культур клеток глиобластомы.

Ожидаемые результаты
Ожидается, что в результате реализации представленного проекта будут отработаны методики проведения направленных селективных модификаций адамантановых соединений, с применением которых будет синтезирована библиотека структурно-разнообразных агентов. Все новые соединения будут описаны полным набором физико-химических методов. Будет проведен скрининг ингибиторной активности полученных соединений в отношении TDP1, определены эффективные концентрации ингибиторов. Цитотоксичность описанных веществ будет изучена на трех линиях клеток глиобластомы U87-MG, T98G и SNB 19. Ожидается, что среди полученных соединений будут идентифицированы новые высокоэффективные ингибиторы Tdp1, которые будут сочетать высокую ингибиторную активность с низкой токсичностью для нормальных клеток организма. Для соединений, обладающих активностью в отношении фермента репарации в микромолярной (и ниже) концентрации будет проведено исследование по выявлению синергетических свойств при одновременном воздействии известных алкилирующих агентов с полученными нами ингибиторами фермента TDP1 на клетки глиобластомы U87-MG и SNB 19. Полученные результаты будут соответствовать мировому уровню. Успешная реализация предложенного проекта позволит создать существенный фундаментальный задел для разработки новых типов низкомолекулярных ингибиторов TDP1, которые имеют высокий потенциал для создания новых подходов к комплексной химиотерапии мультиформной глиобластомы.

 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Аннотация результатов, полученных в 2019 году
В течение отчетного периода была проведена большая работа по синтезу аналогов ранее обнаруженного эффективного ингибитора TDP1 – производного дегидроабиетиламина, соединенного с адамантановым фрагментов с помощью уреидного линкера. Соединение показывает способность усиливать цитостатические свойства темозоломида на клетки глиобластомы. В результате проделанной работы была синтезирована и полностью описана физико-химическими методами библиотека структурных аналогов. Для изучения зависимости структура-активность нами варьировалась терпеновая часть молекулы, каркасная адамантановая и соединяющий их линкер. В качестве альтернативных терпеновых блоков были использованы нордегидроабиетиновый и норабиетиновый. Также в синтезированной библиотеке присутствуют 2 вида каркасных фрагментов – 1-адамантановый и 2-адамантановый. В качестве линкеров были испробованы группировки мочевины, тиомочевины, амидный и тиоамидный. Также нами был получен набор симметричных бисмочевин с дитерпеновыми фрагментами. Для большинства полученных агентов было проведено исследование активности в отношении очищенных рекомбинантных ферментов TDP1. Найдены новые эффективные ингибиторы фермента, работающие в субмикромолярных концентрациях. Для соединений, обладающих наилучшими ингибиторными свойствами и низкой токсичностью, было проведено исследование их совместного действия с противоопухолевым препаратом ломустином. Было показано, что агенты проявляют синергетический эффект, в частности способны увеличивать цитотоксические свойства ломустина до 30%. Для дальнейшего проведения эксперимента с использованием животной модели, нами в рамках работы в 2019 году, была разработана методика масштабирования синтеза выбранного соединения-лидера. Данная задача была успешно решена с использованием метода полнофакторного эксперимента, и агент был наработан в количестве более 25г.

 

Публикации

1. Ковалева К.С., Пономарев К.Ю., Яровая О.И., Олешко О.А., Черезис С.А., Мамонтова Е.Н., Захаренко А.А., Захарова О.Н.,Лаврик О.И., Покровский А.Г., Салахутдинов Н.Ф. Dehydroabietylamine Bisureas as New TDP1 Inhibitors Increasing Temozolomide and Lomustine Efficacy against Glioblastoma Multiforme сборник тезисов 18th Asian Chemical Congress (18th ACC) and the 20th General Assembly of the Federation of Asian Chemical Societies (FACS), - (год публикации - 2019)

2. Ковалева К С, Олешко О С, Яровая О И, Мамонтова Е М, Захаренко А Л, Захарова О Д, Чересиз С В, Покровский А Г, Лаврик О И, Салахутдинов НФ Гексан-диилбисизопропил-1,4a-диметил-октагидрофенантрен-1-иметилмочевинамочевина, проявляющая ингибирующее действие в отношении фермента тирозил-ДНК-фосфодиэстеразы 1 человека и увеличивающая активность темозоломида в отношении клеток глиобластомы -, 2019138671/041076290 (год публикации - )

3. - Как сибирская ель поможет улучшить химиотерапию глиобластомы http://neuronovosti.ru, - (год публикации - )

Аннотация результатов, полученных в 2020 году
В течение отчетного периода была проведена синтетическая работа по получению конъюгатов адамантана и дегидроабиетиламина. Были разработаны методики синтеза, выделены и описаны новые соединения, включающие в остов каркасные адамантановые блоки и природный дитерпеновый фрагмент, соединенные линкерами различной длины. Синтезирована библиотека симметричных адамантансодержащих бисмочевин с линкерами различного строения, в том числе алифатическими и ароматическими, отличающимися длиной и жесткостью. Полученные ранее в ходе проекта конъюгаты адамантана и дегидроабиетиламина, проявляющие ингибиторные свойства в отношении TDP1, были протестированы на клеточных линиях глиобластомы T98G и SNB19. Цитотоксические характеристики комбинаций ингибиторов TDP1 c противоопухолевым агентом темозоломидом были изучены на линии T98G, и было показано, что данные соединения способны проявлять синергетические свойства и усиливать действие темозоломида. Для соединения-лидера 1 была разработана и валидирована методика анализа методом ВЭЖХ-МС/МС в цельной крови мыши. Была подобрана оптимальная лекарственная форма для проведения эксперимента, изучен фармакокинетический профиль в крови мышей после введения агента 1. Также проведены работы по изучению распределения агента 1 по органам, а именно, изучена фармакокинетика в печени, почках и мозге мышей. Было показано, что изучаемое соединение проникает через гематоэнцефалический барьер.

 

Публикации

1. Ковалева K.С., Яровая О.И., Пономарев К.Ю., Чересиз С.В., Азимирад А., Чернышова И.А., Захаренко А.Л., Конев В.Н., Хлебникова Т.Б., Можайцев Е.С., Суслов Е.В., Нилов Д.М., Сведас В., Покровский А.Г., Лаврик О.И., Салахутдинов Н.Ф. Design, Synthesis, and Molecular Docking Study of New Tyrosyl-DNA Phosphodiesterase 1 (TDP1) Inhibitors Combining Resin Acids and Adamantane Moieties Pharmaceuticals, Pharmaceuticals 2021, 14, 422 (год публикации - 2021) https://doi.org/10.3390/ph14050422

2. Ксения Ковалева, Ольга Олешко, Ольга Яровая, Сергей Чересиз, Александра Захаренко, Константин Пономарев, Ольга Лаврик, Нариман Салахутдинов Inhibition of the DNA Repair Enzyme TDP1 by the Resin Acid Derivatives as a New Way to Increase the Efficiency of Glioblastoma Chemotherapy AIP Conference Proceedings, - (год публикации - 2021)

3. О. И. Яровая, К. С. Ковалева, О. А. Олешко, С. В. Чересиз, А. Л. Захаренко, В. Ю. Глазачева, К. Ю. Пономарев, О. И. Лаврик, Н. Ф. Салахутдинов ИНГИБИРОВАНИЕ ФЕРМЕНТА РЕПАРАЦИИ TDP1 ПРОИЗВОДНЫМИ СМОЛЯНЫХ КИСЛОТ КАК НОВЫЙ СПОСОБ УВЕЛИЧЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ХИМИОТЕРАПИИ ГЛИОБЛАСТОМЫ Международная научная конференция "Актуальные вопросы органической химии и биотехнологии" (18–21 ноября 2020 года, Екатеринбург, Россия) Материалы очных докладов Международной научной конференции, том 1, стр 176-177 (год публикации - 2020)

4. К.С. Ковалева, О.С. Олешко, О.И. Яровая, Е.М. Мамонтова, А.Л. Захаренко, О.Д. Захарова, С.В. Чересиз, А.Г. Покровский, О.И. Лаврик, Н.Ф. Салахутдинов Гександиилбис(изопропилдиметилоктагидрофенантрен-ил)метил)мочевина, проявляющая ингибирующее действие в отношении фермента тирозил-ДНК-фосфодиэстеразы 1 человека и увеличивающая активность темозоломида в отношении клеток глиобластомы -, RU 2 724 882 (год публикации - )

Возможность практического использования результатов
В ходе проекта были получены соединения, способные увеличивать эффективность известных противоопухолевых препаратов, а именно темозоломида и ломустина. Препараты применяются для лечения злокачественных опухолей головного мозга. В ходе работы был получен патент RU 2 724 882 «Гександиилбис(изопропилдиметилоктагидрофенантрен-ил)метил)мочевина, проявляющая ингибирующее действие в отношении фермента тирозил-ДНК-фосфодиэстеразы 1 человека и увеличивающая активность темозоломида в отношении клеток глиобластомы». Таким образом, полученные результаты могут быть применены для улучшения терапии опасных социально значимых заболеваний, что в перспективе может оказать положительный эффект в сфере здравоохранения и экономики.