Аннотация результатов, полученных в 2020 году
С целью поиска новых потенциальных противораковых препаратов в ряду комплексов переходных металлов настоящий проект посвящен исследованию биологической активности неклассических пинцерных комплексов палладия(II) на основе функционализированных амидов. Возрастающий интерес к комплексам пинцерного типа в области разработки новых лекарственных средств и материалов для диагностики обусловлен легкостью модификации тридентатного моноанионного лигандного каркаса, благодаря чему достигается тонкий контроль свойств системы и появляется возможность осуществления направленного конструирования соединений с заданными физико-химическими характеристиками и биологической активностью. За отчетный период были разработаны удобные методы получения лигандов пинцерного типа на основе функционализированных пиколинил- и 4-хлорпиколиниламидов с S-замещенными цистеиновыми и гомоцистеиновыми остатками, включающие простые реакции и доступные предшественники. Варьирование природы заместителей при атоме серы тиоэфирной группы аминокислотного остатка было использовано в качестве основной стратегии для изменения цитотоксических свойств целевых комплексов и изучения различных аспектов их биологического действия. Как и в случае ключевых прототипов на основе S-метил-L-цистеиновых и метиониновых производных, новые S-модифицированные лиганды легко подвергались прямому циклопалладированию в мягких условиях, что позволило получить целый ряд пинцерных комплексов палладия(II) S,N,N-типа. Для исследования потенциала полученных комплексов в качестве противоопухолевых агентов была проведена первичная оценка их цитотоксичности in vitro в Национальном медицинском исследовательском центре онкологии им. Н. Н. Блохина Минздрава РФ на клетках трех опухолевых линий человека (рак толстой кишки HCT116, рак молочной железы MCF7 и рак простаты PC3), а также токсичности в отношении здоровых клеток (линии HEK293 и NKE, выделенные из эмбриональной почки человека) методом MTT. В целом полученные комплексы проявили высокую активность в отношении опухолевых клеток. На основании полученных результатов были определены основные закономерности "структура–активность" и выявлены наиболее перспективные соединения – бензильные производные цистеиновой серии, для которых значения IC50 на клетках HCT116 попадали в низкий микромолярный диапазон (2.2–2.5 мкМ), а токсичность в отношении здоровых клеток HEK293 и NKE была существенно ниже. Было установлено, что цитотоксическое действие полученных соединений определяется в основном координацией ионами Pd(II). S-Модификация лигандного каркаса позволила сохранить высокий уровень цитотоксичности целевых циклопалладированных производных при существенном снижении их способности связываться с ДНК, что может служить косвенным доказательством изменения механизма действия по сравнению с метильными прототипами. Кроме того, варьирование заместителей при атоме серы тиоэфирного фрагмента положительно сказалось на способности подобных соединений индуцировать апоптоз. На примере некоторых производных была показана высокая цитотоксичность таких металлокомплексов как по отношению к трансформированным клеткам молочной железы HBL100, так и по отношению к их аналогам, устойчивым к действию доксорубицина (HBL100/Dox). Все это позволяет говорить не только о перспективности поиска потенциальных противораковых препаратов в ряду палладиевых комплексов на основе функционализированных амидов с S-донорными аминокислотными остатками, но и о возможности разработки терапевтических средств, способных преодолевать лекарственную резистентность. В продолжение исследований были получены первые примеры S-модифицированных псевдодипептидных лигандов с дополнительным глициновым или диэтоксифосфорил(фенил)метиламинным остатком. Циклопалладированные комплексы последних уступали по цитотоксической активности в отношении опухолевых линий HCT116, MCF7 и PC3 своим аналогам с более простыми заместителями при атоме серы тиоэфирного фрагмента, но в то же время показали большую селективность в отношении здоровых (неопухолевых) клеток HEK293. Модификацией лигандного каркаса ключевых прототипов по атому кислорода сложноэфирной группы аминокислотного остатка была получена серия дипептидных производных, содержащих наряду с метиониновым фрагментом аланиновый или глициновый остаток. Металлодипептиды на основе O-модифицированных производных оказались более активными, чем их аналоги на основе S-замещенных лигандов. Дальнейшая модификация лигандного каркаса путем введения флуоресцеинового остатка позволила получить S,N,N-пинцерный комплекс Pd(II), обладающий люминесцентными свойствами, на примере которого с помощью флуоресцентной микроскопии и проточной цитометрии была подтверждена способность подобных палладоциклов проникать в клетки. На примере родственных пинцерных лигандов N,N,S-типа на основе функционализированных монотиооксамидов была показана возможность осуществления прямого циклопалладирования в условиях механохимической активации при перетирании реагентов в ступке или мельнице без использования растворителя. Несмотря на то, что комплексы на основе замещенных монотиооксамидов несколько уступают по цитотоксической активности палладоциклам на основе функционализированных амидов с аминокислотными остатками, полученные результаты показывают перспективность дальнейшей разработки механохимического подхода к синтезу металлсодержащих химиопрепаратов.

Аннотация результатов, полученных в 2021 году
Разработка новых, более эффективных и селективных химиопрепаратов для терапии различных видов рака является одной из важнейших задач современной науки и здравоохранения. В последние годы особое внимание уделяется изучению биологической активности комплексов различных переходных металлов. Настоящий проект был направлен на оценку противоопухолевого потенциала неклассических пинцерных комплексов палладия(II) на основе функционализированных амидов. Безусловным преимуществом таких систем является легкость модификации тридентатного моноанионного лигандного каркаса, что позволяет осуществлять тонкую настройку свойств системы и открывает путь к направленному конструированию соединений с заданными физико-химическими характеристиками и биологической активностью. В отчетном периоде основными объектами исследования стали функционализированные амиды с фосфорными остатками. Для этого, прежде всего, были разработаны удобные методы получения аминоалкилзамещенных фосфинсульфидов, сведения о которых до начала наших работ в литературе практически отсутствовали. В частности, были предложены оригинальные подходы к тиофосфорилированным алкиламинам с дополнительными заместителями в фениленовом кольце при атоме углерода мостикового фрагмента, соединяющего P=S группу с атомом азота, а также энантиомерно чистым (S)- и (R)-(аминобензил)дифенилфосфинсульфидам. Тиофосфорилзамещенные алкиламины были использованы в качестве ключевых предшественников для синтеза нескольких серий неклассических лигандов пинцерного типа с центральным амидным фрагментом – амидов пиколиновой, 2-хинолинкарбоновой, 2-тиофенкарбоновой и метилтиоуксусной кислот. Изучение комплексообразующих свойств функционализированных амидов с фосфорными остатками по отношению к ионам Pd(II) на примере взаимодействия с PdCl2(PhCN)2, выбранного в качестве удобного металлирующего агента, позволило получить новые пинцерные комплексы палладия S,N,N- и S,N,S-типов. Для изучения биологической активности полученных соединений была проведена первичная оценка их цитотоксичности in vitro в Национальном медицинском исследовательском центре онкологии им. Н. Н. Блохина Минздрава РФ на клетках трех опухолевых линий человека (рак толстой кишки HCT116, рак молочной железы MCF7 и рак простаты PC3), а также токсичности в отношении здоровых клеток (линия HEK293, выделенная из эмбриональной почки человека) методом MTT. В результате проведенной работы были определены основные закономерности "структура–активность" и выявлены наиболее перспективные представители нового типа потенциальных противораковых препаратов – пинцерные комплексы Pd(II) на основе функционализированных пиколиниламидов, которые не уступали по эффективности клинически используемому препарату – цисплатину. При этом комплекс с дополнительным фенильным заместителем в аминной компоненте оказался наиболее активным: значения IC50 (концентрация, вызывающая гибель 50% клеток) для этого соединения на линиях HCT116 и РС3 попадали в низкий микромолярный диапазон (3.0–4.0 мкМ). Этот же палладоцикл оказался наиболее эффективным с точки зрения избирательности действия на опухолевые клетки. В то же время введение заместителей в пара-положение фенильного кольца приводило к дополнительному понижению токсичности в отношении здоровых (неопухолевых) клеток HEK293, что говорит о возможности разработки более селективных средств. Было установлено, что цитотоксическое действие полученных соединений определяется в основном координацией ионами Pd(II), так как все свободные амидные лиганды оказались нетоксичными даже при высокой концентрации (80 мкМ). В дополнение к проведенным исследованиям с тифосфорилзамещенными производными была изучена возможность получения и проведена оценка цитотоксических свойств их фосфиноксидных аналогов. В частности, при исследовании особенностей циклопалладирования Р(О)-функционализированных пиколиниламидов, полученных на основе аминометил- и аминобензилфосфиноксидов, был обнаружен интересный факт установления в растворе равновесия между бидентатно и тридентатно связанными комплексами за счет лабильного характера координации фосфорильной группы. При этом подбор условий проведения реакции позволил получить для обоих лигандов как N,N-координированные продукты, так и пинцерные комплексы O,N,N-типа в индивидуальном виде. Исследование биологической активности полученных палладоциклов показало, что они могут быть вполне конкурентоспособны со своими фосфинсульфидными аналогами. При этом существенного различия в эффективности действия би- и тридентатных комплексов на опухолевые клетки не наблюдалось, тогда как с точки зрения селективности тридентатная координация пинцерного типа оказалась предпочтительнее. Таким образом, дальнейший поиск потенциальных противораковых препаратов в ряду пинцерных комплексов палладия(II) на основе функционализированных амидов с фосфорными остатками представляется весьма перспективным. В продолжение исследований по механизму действия комплексов Pd(II) с аминокислотными остатками, начатых на первом этапе выполнения проекта, за отчетный период был осуществлен синтез новых производных с нафталимидной флуоресцентной меткой. При этом подбор оптимального пути модификации лигандного каркаса по атому углерода метионинового остатка и подходящей длины алифатического спейсера, соединяющего пинцерный каркас с флуорофорным фрагментом, позволил получить палладоцикл S,N,N-типа, сочетающий необходимые фотофизические свойства с высокой биологической активностью. Изучение методом флуоресцентной микроскопии клеток PC3, инкубированных с этим соединением, показало его способность проникать через клеточную мембрану и позволило оценить внутриклеточную локализацию, что, безусловно, является существенным дополнением к ранее описанным характеристикам пинцерных комплексов Pd(II) на основе функционализированных карбоксамидов с аминокислотными остатками. На примере циклометаллированных комплексов бензотиазолилзамещенного тиоацетамида с комплементарной S,N,N-координацией, но не содержащих аминокислотных или фосфорных остатков, была показана перспективность поиска новых потенциальных противораковых препаратов в ряду неклассических пинцерных комплексов не только палладия, но и платины.