Аннотация результатов, полученных в 2015 году
Высокая заинтересованность научного сообщества в поиске и разработке ингибиторов БТШ90 связаны, прежде всего, с продемонстрированным в последние годы как в эксперименте, так и в клинике существенным противоопухолевым потенциалом препаратов, подавляющих функциональную активность и/или уровень экспрессии БТШ90 в раковых клетках. Вместе с тем, в настоящее время не вызывает сомнения, что важность создания новых эффективных синтетических агентов, интерферирующих с протективными и шаперонными функциями БТШ90, обусловлена также возможностью использования таких соединений для лечения целого ряда инфекционных заболеваний, в частности таких как малярия, трипаносомоз, кандидоз и др. Продемонстрирована также антивирусная активность ингибиторов БТШ90. Целью данного проекта является разработка методологии стереоселективного синтеза производных пиперидинонов и создание на их основе новых ингибиторов белков теплового шока 90 (БТШ 90) со структурой 5-имино-5,6,7,8-тетрагидропиридо[4,3-d]пиримидин-2-аминов. На первом этапе выполнения проекта были открыты две новые реакции (перегруппировки) получения 6-амино-2,3-дигидро-4(1H)-пиридин(ти)онов из доступных и стабильных гомоаллиламинов. Это ключевые соединения для разработки новых эффективных ингибиторов БТШ90. Показано, что данным методом можно успешно релизовать в энантиоселективной форме. Синтезирован значительное количество модельных субстратов, позволяющих полностью раскрыть возможности и ограничения нашего метода. Более того, определены количественные кинетические параметры и выделены некоторые интермедиаты реакций, что позволило с высокой достоверостью установить механизм процесса. Полученные результаты являются новыми и не имеют мировых аналогов. В биологическом разделе проекта был проведен анализ литературных данных, который показал многофакторнй механизм действия ингибиторов БТШ90 как на клеточном, так и на организменном уровне. Тестирование новых соединений, разрабатываемых для селективного подавление функциональной активности БТШ90 проводится с использованием целого ряда методов. К наиболее чувствительным и информативным методологическим подходам к анализу эффективности и механизмов действия создаваемых препаратов относятся оценка их антипролиферативного эффекта, влияния на клеточный цикл, определение их апоптогенной активности, модулирующего действия на внутриклеточное содержание БТШ90 и его протеинов-клиентов, оценка компенсаторной защитной реакции опухолевых клеток на новые соединения по уровню экспрессии БТШ70. В рамках проекта с использованием коммерческого ингибитора БТШ90 – NVP-HSP990 нами была отработана модель, позволяющая проводить в культуре опухолевых клеток in vitro одновременную оценку супрессирующего действия ингибиторов на шаперонную активность БТШ90 и уровня компенсаторной защитной реакции этих клеток по степени увеличения внутриклеточного содержания БТШ70. В частности, был выбран и протестирован протокол для анализа влияния новых разновидностей ингибиторов БТШ90 на уровень экспрессии БТШ90 и БТШ70 и на жизнеспособность культивируемых клеток. Продемонстрировано, что наиболее подходящими для цитометрического тестирования разрабатываемых ингибиторов БТШ90 в отношении подавления активности внутриклеточного пула этих протеинов являются клетки миелоидной лейкемии человека К562 и клетки промиелоцитарного лейкоза человека HL-60. Полученные данные свидетельствуют также о том, что в качестве модели для тестирования антипролиферативной активности разрабатываемых в рамках данного проекта ингибиторов БТШ90 наиболее соответствующей является культура клеточной линии К562, характеризующейся выраженным противодействием высоким дозам NVP-HSP990. Это связано с тем, что одна из основных задач разработки новых ингибиторов БТШ90 заключается в необходимости максимально снизить компенсаторное увеличение экспрессии БТШ70 в ответ на подавление активности внутриклеточного пула БТШ90.

Аннотация результатов, полученных в 2016 году
Данный проект направлен на создание новых пиридопиримидиновых ингибиторов белка теплового шока 90 (БТШ90). Этот белок (имеющий массу 90 кДа) выполняет шаперонную функцию, поддерживая работу клетки в стрессовых условиях, которые сопровождают большинство вирусных, онкологических, паразитарных и грибковых заболеваний. В критических случаях, когда организм не может справиться с болезнью и развитие заболевания угрожает жизни человека, можно остановить заболевание, активировав апоптоз больных клеток. Для этого и нужны ингибиторы БТШ90, которые, связываясь с шаперонным белком, блокируют его работу по поддержанию жизни инфицированной клетки, вызывая ее гибель. Ранее нами был разработан эффективный метод синтеза пиперидиноновых соединений, которые могут служить исходными веществами (прекурсорами) для синтеза новых ингибиторов БТШ90. Однако для этого необходимо ввести в нужное место молекулы ацетильную группу, что оказалось не так просто. В отчетном году мы выяснили, что все классические методы, основанные на использовании ацилирующих реагентов, приводят либо к нежелательным продуктам ацилирования, либо к неразделимым смесям. Решением проблемы стало применение палладий-катализируемой реакции Соногаширы для введения этинильной группы, которая затем в одну стадию превращается в ацетильную. Второй задачей стало превращение синтезированных 1,3-ацетилкетонов в пиридопиримидины. Были получены три модельных ингибитора БТШ90: два с ожидаемой и один с изомерной структурой. Эти модельные ингибиторы вместе с коммерческим ингибитором NVP-HSP 990 (разработанный на фирме Новартис) были исследованы на пролиферативную активность клеток в культуре in vitro, на уровень экспрессии белков теплового шока БТШ90 и БТШ70 и на интенсивность процесса апоптоза в клеточных культурах. В рамках используемых биологических моделей тестирования удается наблюдать все перечисленные эффекты, вызванные введением ингибиторов. Активность модельных соединений была ниже, но при высоких концентрациях оказывалась сравнимой с активностью NVP-HSP 990. Таким образом, нами был полностью проработан синтетический и биологический путь для получения ингибиторов БТШ90 с оптимизированными свойствами. Еще одним интересным достижением, имеющим отношение к борьбе с вирусными инфекциями, стал стереоселективный синтез недоступных ранее гетероциклических производных адамантана. Оба энантиомера этого соединения полностью подавляют репродукцию пандемического эталонного штамма вируса гриппа A California/7/2009 (H1N1)pdm09 и современного сезонного штамма A/IIV-Orenburg/29-L/2016(H1N1)pdm09, вызвавшего летальный исход. Оба штамма резистентны к известным противовирусным препаратам аминоадамантанового ряда. Механизм действия аминоадамантанов на вирус гриппа А хорошо известен и связан с блокированием функционирования протонного тетрамерного канала M2. Очень вероятно, что родственные адамантаны проявляют активность по аналогичному механизму, однако места связывания внутри канала М2 могут отличаться. Синтезированная нами молекула имеет компактный размер и сравнима с ремантадином, и тем интереснее выяснить, чем же вызвана такая активность.

Аннотация результатов, полученных в 2017 году
1. Аллильные производные бора широко применяются в современном органическом и элементоорганическом синтезе для получения самых разнообразных биологически активных веществ и лекарственных средств, новых полимеров и материалов. Наиболее важной их реакцией является аллилборирование соединений с кратными связями: С-О, С-N, С-С и др., в особенности, аллилборирование карбонильных соединений, а в последние годы аминоаллилирование альдегидов и кетонов. Химики в мире от «Cтраны Восходящего Солнца» до Канады используют в основном кислород- или фторсодержащие («окисленные») производные: бороновые кислоты аллильного типа, их эфиры, аллил(трифтор)бораты, которые стабильны на воздухе. Вместе с тем, давно известно, что аллильные органобораны (например, триаллилборан, аллилди(изопинокамфеил)боран) обладают самой высокой реакционной способностью, но одновременно высокой чувствительностью к кислороду воздуха и протонным растворителям (вода, спирты), поэтому при проведении реакций аллилборирования с этими реагентами необходима инертная атмосфера и строго безводные условия. Очевидно, что такие ограничения, препятствуют их широкому использованию не только в лабораториях, но и в промышленном синтезе. Нами были синтезированы новые аминные комплексы триаллилборана и других боранов данного типа, которые продемонстрировали отличную стабильность в метанольном растворе аммиака и нечувствительность к кислороду. Данные комплексы обладают преимуществом перед используемой моноаллилборной кислотой и ее эфирами, поскольку более стабильны и атом-экономичны (три связи аллил-бор), при этом обладают аналогичной или лучшей толерантностью к функциональным группам. Данные комплексы были использованы в аминоаллилировании альдегидов и кетонов по типу реакции Петасиса. Подтвержденная область применения этих реагентов в реакции аминоаллилирования охватывает алифатические, ароматические, гетероароматические и гетероциклические альдегиды и кетоны и представляет существенный прогресс в химии аллильных боранов и общем органическом синтезе. Подготовлена заявка на патент и готовится статья в высокорейтинговом журнале. 2. Интересным достижением, имеющим отношение к борьбе с вирусными инфекциями, стал стереоселективный синтез недоступных ранее гетероциклических производных адамантана. Наиболее активные соединения in vitro полностью подавляют репродукцию пандемического эталонного штамма вируса гриппа A California/7/2009(H1N1) и современного сезонного штамма A/IIV-Orenburg/29-L/2016(H1N1), вызвавшего летальный исход. Оба штамма резистентны к известным противовирусным препаратам аминоадамантанового ряда. Механизм действия аминоадамантанов на вирус гриппа А хорошо известен и связан с блокированием функционирования протонного тетрамерного канала M2. Синтезированная нами молекула имеет компактный размер и сравнима с ремантадином, и тем интереснее выяснить, чем же вызвана такая активность. В отчетном году нами были проведены испытания противовирусной активности in vivo двух наиболее интересных препаратов на ремантадин-резистентном штамме вируса гриппа А - А/Калифорния/04/09(H1N1), которые проявили очень хорошую противовирусную активность (выживаемость до 100%, без потери веса и с уменьшением титра вируса в легких мышей) в рамках модели вирусной гриппозной пневмонии мышей без признаков токсического действия. (http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2017/ob/c7ob00331e#!divAbstract)