Аннотация результатов, полученных в 2017 году
Целью данного этапа проекта «Высокотехнологичные лекарственные противоопухолевые препараты антиандрогенового ряда – производные имидазол-4-онов» было получение С-S и С-Se арилированных производных имидазол-4-онов с использованием арилборных кислот или арилгалогенидов в присутствии солей меди. Поставленные задачи полностью выполнены. В отчетном периоде выполнено 2D молекулярное моделирование человеческого андрогенового рецептора и близкого структурного аналога энзалутамида. В результате было определено, что все ключевые супрамолекулярные взаимодействия между молекулой и сайтом связывания сохраняются и соответствуют темплейтному интерфейсу. Значение энергетического скоринга составило в этом случае -24.4 Ккал/моль, что несколько меньше по сравнению с референсным лигандом. Видно, что сохраняется водородная связь с His874. По результатам выполненного молекулярного докинга, можно предположить, что предложенный аналог будет обладать сравнимой с темплейтной молекулой аффинностью по отношению к андрогеновому рецептору in vitro. Выполнены две магистральные задачи этого проекта. Одна из которых, это получение исходных 3-незамещенных-2-тио- и 3-замещенных-2-селеногидантоинов. Все полученные соединения имеют кристаллический вид, часть из полученных соединений ранее не была описана. Все соединения были подтверждены комплексом физико-химических методов анализа, для некоторых были сняты 77Se ЯМР спектры. Для реализации второй задачи нам необходимо было провести несколько предварительных синтезов. За основу мы взяли реакцию Чана–Лама–Эванса (Методом А)[ Tetrahedron Letters 39 (1998) 2941-2944, Tetrahedron Letters 39 (1998) 2937-2940, Tetrahedron Letters 39 (1998) 2933-2936]. После осуществления процедуры подбора растворителя и лиганда, мы проверили нескольколько реакция подтверждающие необходимость кислород воздуха в реакции, и определили границы применимости микроволнового излучения. Выход полученных соединений составил 17-85% Но, при использовании арилборных кислот с акцепторными заместителями возникли трудности. Выход полученных соединений составлял 9-15%. Для решения этой задачи мы использовали реакцию Ульмана (Метод Б) [Chemische Berichte. 1901, 34 (2): 2174–2185.]. Одна из ее модификаций представляет собой гетеросочетание арилгалогенидов в присутствии соли меди (l) [J. Org. Chem. 2004, 69, 3230–3232.]. Для использования этой методики нам необходимо было оптимизировать условия, подобрать основание и растворитель. Выход полученных соединений составил 25-80%. Таким образом, нам удалось разработать два независимых друг от друга метода получения 3-незамещенных-2-(арилтио)-имидазол-4-онов и 3-замещенных-2-(арилселанил)-имидазол-4-онов. Арилирование борными кислотами (Методом А) с донорными заместителями позволяет нам получать целевые соединения с достаточным выходом, в то время, как борные кислоты с акцпторными заместителями практически не работают. Применение арилгалогенидов (Метод Б) с донорными группами не приводит к желаемому результату - имидазол-4-онам (низкие выходы, трудоемкий процесс выделения и очистки). Наличие акцепторных групп улучшают реакционную способность арилгалогенидов, процесс контроля и обработки реакционной массы стал мене трудоемкий, что привело к хорошим выходам интересующих нас соединений. Методом А и Метод Б удачно дополняют друг друга. Нами был получен широкий ряд модифицированных 2-тио и 2-сеногидантоинов. Все полученные соединения охарактеризованы спектральными методами (ЯМР, ИК спектроскопии, масс‐спектрометрии высокого разрешения). Определены цвет кристаллов и температура плавления конечных соединений, для некоторых выполнен РСА. На этапе предварительного тестирования in vitro для всех целевых веществ было определено значение ic50. Для МТТ тестирования использовались клеточные линии рака простаты PC3 (аденокарцинома IV степени) и LnCap (полученные из метастатической простаты), рака молочной железы человека MCF7 и клеточная линия A549 аденокарциномы легких человека, а так же клеточная линия фибробластов человека VA13 и клетки HEK293T эмбриональной почкой человека. В качестве контроля использовали клетки легочного эпителия человека (ЛЭЧ-4). Результаты представлены на Всероссийской научно-практической конференции «Новые отечественные противоопухолевые препараты и медицинские технологии: проблемы, достижения, перспективы» [http://www.remedium.ru/news/relis/detail.php?ID=73291]. На основании результатов предварительного тестирования, часть соединений можно отнести к категории – лидеры, т.к. они имеют схожую, а в некоторых случаях и лучше цитотоксичность чем у эталонного соединения - Энзалутамид. Работа над исследованием биологической активности продолжаются.

Аннотация результатов, полученных в 2018 году
Были разработаны три метода S- и Se-арилирования производных 2-тио и 2-селеногидантоинов: кросс сочетание с арилбороными кислотами, катализируемое Cu(OAc)2 / 1,10-фенантролин в мягких условиях –реакция Чана–Эванса-Лама; кросс сочетание с арилиодидами, катализируемое CuI / 1,10-фенантролин в присутствии основания – реакция Ульмана; реакция ароматического нуклеофильного замещения с активированными арилгалогенидами. Исследована связь донорно-акцепторных свойств функциональных групп в присоединенных ароматических фрагментах и выходов реакции в каждом из трех методов. Было установлено, что три разработанных метода дополняют друг друга, открывая доступ к получению S- и Se-арил-2-тиогидантоинов с широким спектром заместителей. Оценку цитотоксичности проводили определяя концентрации вещества, которые вызывали гибель 50% клеток (CC50) для большинства соединений, составляли от 5 до 50 мкМ. Не было значимой специфичности токсичности в отношении отдельных раковых линий. Производные 2-тиогидантоина имеют высокую цитотоксичность с CC50 около 1 мкМ. Оценка цитотоксичности в течение короткого времени инкубации (20 ч) была использована для выбора концентраций для скрининга и нормализации активности в репортерных тестах против р53. Большинство испытанных соединений после 20 ч. обработки клеток A549 не приводит к CC50 до 25 мкМ и имеет низкую или нулевую токсичность при 6,25 мкМ. Вычислительные усилия (In silico MDM2) привели к тому, что все соединения были признаны виртуальными хитами с индексами сходства формы в диапазоне от 0,56 до 0,91. Следующий анализ выровненных конформаций показал, что исследуемые соединения сохраняют ключевые точки связывания, необходимые для индукции димеризации MDM2. Действительно, 2-арилтиогруппа может занимать гидрофобный карман, образованный остатками Leu54, Leu57, Gly58 Phe91, Val93, Ile99, также вероятно взаимодействие π-стэкинг между другими фенильными кольцами соединений и Tyr67, а также Н-связь между карбонилом гидантоиновое кольцо и Arg65. Было показано (In silico AR), что производные 2-тиогидантоина S-арила достаточно занимают сайт BF3, обеспечивая H-связь между ядром гидантоина и Glu837, Gln670. Интересно, что большинство синтезированных соединений также заполняли карман AF2, давая показатели энергии (приблизительно -5 ккал / моль), которые сравнивались с теми, которые наблюдались для связывания с BF3. Таким образом, мы предположили, что эти молекулы модулируют активность АР. Наконец, следуя результатам in silico, мы решили исследовать биологические эффекты полученных соединений в моделях на основе клеток, ассоциированных с AR и p53. В ходе выполнения исследования была установлена зависимость от концентрации, влияние синтезированных соединений и контрольного ингибитора на активность АР. Некоторые соединения лидеры оказались не активаторами, а коактиваторами AR. Но некоторые соединения лидеры оказались активаторами p53, при этом обладали низкой активностью у AR. В качестве контроля ингибирования AR использовали энзалутамид. Контролем активации p53 являлся Nutlin3a. Некоторые соединения приводили к активации р53 в присутствии Nutlin-3a. Установлена зависимость цитотоксичности и концентрации активации р53 для соединения-лидера и контрольного Nutlin3a. В результате, синтезированные библиотеки соединений были исследованы на взаимодействие с двумя молекулярными мишенями: AR и p53. Активация AR была вызвана некоторыми соединениями из-за аллостерической регуляции. Инкубация клеток в присутствии другой части целевых соединений приводит к значительной активации р53. Возникло предположение, что целью этих соединение является взаимодействие с MDM2. Таким образом, S-арилированые производные 2-тиогидантоина предлагают новую основу для синтеза библиотек биологически активных соединений. Биологическую активность библиотеки Se-арилированых производных оценивали так же in vitro. Было выявлено, что цитотоксичность некоторых соединений была неспецифична к цитотоксичности энзалутамида. Другие соединения оказывали более сильное цитотоксическое действие при низких микромолярных концентрациях. Не была заметной избирательность цитотоксичности после обработки клеточных линий раковой этиологии и нераковой этиологии в соответствии с тестированием MTT / MTS. Это отсутствие селективности аналогично используемым химиотерапевтическим агентам, таким как доксорубицин и цисплатин. Но определенный успех присутствует, т.к. продукты Se-арилироания получены впервые. Этот факт открывает дополнительные возможности для исследования данного класса соединений на других мишенях. Таким образом, продвижение новых синтетических подходов получения 5-арилиден-3-замещенных-2-(арилселанил)-имидазолин-4-онов в качестве новых цитотоксических агентов является важной задачей современной медицинской и органической химии.