Дисертаційна робота на здобуття наукового ступеня кандидата фармацевтичних наук Спеціальність 15.00.02 – фармацевтична хімія та фармакогнозія

1. Спрямований синтез та вивчення
кореляції «структура – протипухлинна
активність» похідних 4-тіазолідинонів
Здобувач: Девіняк О.Т.
Науковий керівник: проф. Лесик Р.Б.
ЛЬВІВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ МЕДИЧНИЙ
УНІВЕРСИТЕТ ІМЕНІ ДАНИЛА ГАЛИЦЬКОГО
Кафедра фармацевтичної, органічної і біоорганічної хімії
Дисертаційна робота на здобуття наукового ступеняДисертаційна робота на здобуття наукового ступеня
кандидата фармацевтичних науккандидата фармацевтичних наук
Спеціальність 15.00.02 – фармацевтична хімія та фармакогнозіяСпеціальність 15.00.02 – фармацевтична хімія та фармакогнозія

2. 2
Досягнення фармацевтичної хімії 4-
тіазолідинонів
S
NH
O
O
O
Me
S
NH
O
O
O
S
NH
O
O
ON
CH3
S
NH
O
O
O
N
Me
N
Ciglitazone
Englitazone (Pfizer)
Pioglitazone (Takeda)
Rosiglitazone (SKB)
S
N
O
S
OH
O
CH3
Epalrestat
S
N
O
O
O
CH3
CH3
N
Etozolin
S
N
O
NH2
OH
CH3
CH3
CH3
CH3
CH3
CH3
Darbufelone
PPARγ агоністи (протидіабетичні препарати)
Інгібітори альдозоредуктази
(лікування ускладнень діабету)
Діуретик Подвійний інгібітор COX-2/5LOX
Нестероїдний протизапальний препаратНестероїдний протизапальний препарат

3. 3
Досягнення фармацевтичної хімії 4-
тіазолідинонів
S
N
O
S
CH3
CH3
OHO
Hal
Hal = Cl, Br
N
X
Y
S
OH
O
R
Інгібітори анти-апоптичних
Bcl-XL та ВН3 протеїнів
JSP-1 інгібітори
S
N
O
NH
S
N
N
N
H
R
Інгібітори некроптозу
S
NH
O
O
F
F
F
Інгібітори Pim-1/Pim-2 протеїн кіназ

4. 4
Дизайн дослідження

5. 5
Вихідні дані
неактивні
Конц.:
10-5
M
Перший етап
Другий етап
Конц.:
10-5
M
активні

6. 6
Виявлення імовірних
механізмів протипухлинної
активності 4-тіазолідинонів
Проведення межі міжПроведення межі між
активними таактивними та
неактивними сполукаминеактивними сполуками
СтатистичнаСтатистична
значимістьзначимість
одновибірковогоодновибіркового
критеріякритерія
СтьюдентаСтьюдента
Мінімізація дивергенціїМінімізація дивергенції
Калбек-Лайблер міжКалбек-Лайблер між
емпіричним розподіломемпіричним розподілом
середніх відсотків ростусередніх відсотків росту
неактивних сполук танеактивних сполук та
теоретичним (нормальним)теоретичним (нормальним)
розподіломрозподілом

7. 7
Поділ сполук заПоділ сполук за
механізмами активностімеханізмами активності
(нейронна мережа)(нейронна мережа)
N
S
O
S
N
H O
Cl
O
N
H Cl
АА
NN
Cl
S
N
O NH
O
Les-3643
Les-3183Les-3183
ББ
Les-316
N
S
O
N
OH
N
O
Me
O
Me
ВВ
Площина ваг лінії
MDA-MB-231/ATCC
Виявлення імовірних
механізмів протипухлинної
активності 4-тіазолідинонів

8. 8
Поділ сполук заПоділ сполук за
механізмами активностімеханізмами активності
(ієрархічний кластерний(ієрархічний кластерний
аналіз)аналіз)
024681012
Height
Виявлення імовірних
механізмів протипухлинної
активності 4-тіазолідинонів

9. 9
Кореляції паттернівКореляції паттернів
активності 4-тіазолідинонівактивності 4-тіазолідинонів
та сполук з бази данихта сполук з бази даних NCINCI
Виявлення імовірних
механізмів протипухлинної
активності 4-тіазолідинонів
S
N
O
N N
Cl O
NH
O
Cl
LES-3987LES-3987
O
OH
OH
O
O
N
NH
N
N
NH2
N
N
CH3 CH3
CH3
NSC-757836NSC-757836
(puromycin)(puromycin)
S
NO N
N
O
N
H
O
Br
LES-3833LES-3833
OH
O
O
O
-
O
NH
N
N
+
CBU-028CBU-028
S
N
HS
O
O
O
O
CH3
OCH3
LES-2443LES-2443
O
OH
OH
OH
O
O
O
CH3
CH3
FusarubinFusarubin

10. 10
-100
-50
0
50
100
-100 -50 0 50 100
Mean growth percent
-50
0
50
100
Compound
Alkylating Agents
Antimitotic Agents
Topoisomerase I Inhibitors
Topoisomerase II Inhibitors
RNA/DNA Antimetabolites
DNA Antimetabolites
4-thiazolidinones
Кореляції паттернівКореляції паттернів
активності 4-тіазолідинонівактивності 4-тіазолідинонів
та стандартнихта стандартних
протипухлинних засобівпротипухлинних засобів
Виявлення імовірних
механізмів протипухлинної
активності 4-тіазолідинонів

11. 11
Кореляції паттернівКореляції паттернів
активності 4-тіазолідинонів зактивності 4-тіазолідинонів з
характеристиками раковиххарактеристиками ракових
клітинклітин
Виявлення імовірних
механізмів протипухлинної
активності 4-тіазолідинонів
S
NO N
N
N
H
O
Ar
2
Ar
1
R
1

12. 12
QSAR-QSAR-аналіз 4-аналіз 4-
тіазолідинонів зтіазолідинонів з
піразоліновим фрагментомпіразоліновим фрагментом
Дослідження лінійних
кореляцій “структура-
протипухлинна активність”
N train= 33, Ntest=18,
R2
= 0.921
Q2
LOO= 0.903,, Q2
ext= 00..818199
Дескриптор: SRW09 - кількість
самоповертаючих обходів 9-го
порядку
N
N
OH
N
S
O
1
2
3
45
6 7 8
9
GP = 296,74 (±23,815) – 0,1097(±0,0118)SRW09

13. 13
Моделювання
фармакофорної групи,
відповідальної за прояв
протипухлинної активності
Дослідження лінійних
кореляцій “структура-
протипухлинна активність”
Створити базу конформерів для
сполук, що мають спільний
механізм дії (надалі база 1)
Створити базу конформерів, що
включає неактивні і активні
сполуки з іншим механізмом дії
(надалі база 2).
Підготувати вихідні дані
Для баз 1 і 2 обчислити множини координат можливих фармакофорних
центрів.
Знайти набір фармакофорних центрів, що максимально присутні у базі 1
та максимально відсутні у базі 2
Сформувати стабільну групу активних сполук із однаковим механізмом
біологічної дії
Висновки Кластер №5 Інші
узгоджуються з фармакофором 14 3
не узгоджуються з фармакофором 2 579
ГідрофобнийГідрофобний
фрагментфрагмент
Ароматичний циклАроматичний цикл
чичи зз ππ-зв-зв’’язкамиязками
Проекції донораПроекції донора
водневого звводневого зв’’язкуязку
Ароматичний циклАроматичний цикл
чичи зз ππ-зв-зв’’язкамиязками

14. 14
Класифікаційне
моделювання – алгоритм
Random Forest.
Дослідження нелінійних
зв’язків “структура-
протипухлинна активність”
частота помилок = 2,077%, чутливість моделі = 56,00%,
специфічність = 99,64%, кореляційний коефіцієнт MCC =
0,684.

15. 15
Регресія Гаусівських
процесів. Крок 1.
Дослідження нелінійних
зв’язків “структура-
протипухлинна активність”
0 1000 2000 3000 4000 5000
-50050100
SRW09 value
meangrowthpercent
S
NO N
N
N
H
O
SRW09=3006SRW09=3006

16. 16
Так Ні
Регресія Гаусівських
процесів. Крок 2.
Дослідження нелінійних
зв’язків “структура-
протипухлинна активність”
Обчислити SRW09 для даної сполуки
Прогнозувати за
допомогою субмоделі
А
Прогнозувати за
допомогою субмоделі
Б
SRW09=3006
2.85 2.90 2.95 3.00 3.05 3.10
-60-40-20020406080
EEig10x value
Growthpercent
3974
3970
3.5 4.0 4.5
050100
EEig02d value
Growthpercent
3605
2443
3645
8501925
RR22
=0.656, R=0.656, R22
extext =0.602=0.602

17. 17
Багатовимірні адаптивні
регресійні сплайни (MARS)
Дослідження нелінійних
зв’язків “структура-
протипухлинна активність”
№ Дескриптор nsubsets Частка, %
1 SRW09=3006 919 37.14
2 nArCO 479 19.36
3 EEig02d 158 6.39
4 Mor12v 153 6.18
5 Mor11v 140 5.66
Базисні функції Коефіцієнт
Зсув 93.61571
"SRW09=3006" -117.621
-54.9801
-38.3857
-43.5887
18.55004R2
=0.687, RR22
extext=0.675=0.675

18. 18
In silico скринінг віртуальної
бібліотеки
Спрямований синтез
потенційних
протипухлинних речовин
S
N
O
NH
O
N N
R2 R3
R1
H, Cl, Br
Cl, N(CH3)2
F, Cl, Br
Структури, вибрані дляСтруктури, вибрані для
синтезусинтезу

19. 19
Схема синтезу
Спрямований синтез
потенційних
протипухлинних речовин
O
R2
R3
NN
R3
R2
NH2
S
NH2
N
H
NH2
S
KOH, EtOH
O
R2
H
O
R3
Me
3.1 R2=R3=Cl
3.2 R2=Cl, R3=Br
3.3 R2=Cl, R3=F
3.4 R2=N(CH3)2, R3=Cl
3.5 R2=N(CH3)2, R3=Br
4.1 R2=R3=Cl
4.2 R2=Cl, R3=Br
4.3 R2=Cl, R3=F
4.4 R2=N(CH3)2, R3=Cl
4.5 R2=N(CH3)2, R3=Br
1.1 R3=Cl
1.2 R3=Br
1.3 R3=F
2.1 R2=Cl
2.2 R2=N(CH3)2

20. 20
Схема синтезу
Спрямований синтез
потенційних
протипухлинних речовин
N
N
R3
R2
NH2
S
S N
O
NH
O
N
N
R2
R3
R1
N
H
O
R1
O
ClCH2COOH
AcONa,
AcOH
5.1 R1=H, R2=Cl, R3=Cl
5.2 R1=Cl, R2=Cl, R3=Cl
5.3 R1=Br, R2=Cl, R3=Cl
5.4 R1=H, R2=Cl, R3=Br
5.5 R1=Cl, R2=Cl, R3=Br
5.6 R1=Br, R2=Cl, R3=Br
5.7 R1=H, R2=Cl, R3=F
5.8 R1=Cl, R2=Cl, R3=F
5.9 R1=Br, R2=Cl, R3=F
5.10 R1=H, R2=N(CH3)2, R3=Cl
5.11 R1=Cl, R2=N(CH3)2, R3=Cl
5.12 R1=Br, R2=N(CH3)2, R3=Cl
5.13 R1=H, R2=N(CH3)2, R3=Br
5.14 R1=Cl, R2=N(CH3)2, R3=Br
S
N
O
N
N
R2
R3
4.1 R2=R3=Cl
4.2 R2=Cl, R3=Br
4.3 R2=Cl, R3=F
4.4 R2=N(CH3)2, R3=Cl
4.5 R2=N(CH3)2, R3=Br
R1=H, Cl, Br
Вихід 67-77%Вихід 67-77%

21. 21
ПМР-спектри
Спрямований синтез
потенційних
протипухлинних речовин
5.115.11
J=18,4; 3,7J=18,4; 3,7 ГцГцJ=18,4;J=18,4; 1111,,00 ГцГцJ=1J=111,,00;; 33,,77 ГцГц

22. 22
Лінія ракових клітин
Mino
Вивчення протипухлинної
активності синтезованих речовин
S
N
O
NH
O
N N
Cl Cl
Br
S
N
O
NH
O
N N
Cl Br
Br
S
N
O
NH
O
N N
N Cl
Br
CH3
CH3
5.35.3
ICIC5050=0,73=0,73μμMM
5.65.6
ICIC5050=0,27=0,27μμMM
5.125.12
ICIC5050=0,16=0,16μμMM

23. 23
Лінія ракових клітин Mino
Вивчення протипухлинної
активності синтезованих
речовин
S
N
O
NH
O
N N
Cl Cl
Cl
5.25.2
ICIC 5050
=1,58
=1,58μμMM
ICIC5050
=80,7
=80,7μμMM

24. 24
Лінія ракових клітин C6
Вивчення протипухлинної
активності синтезованих
речовин
S
N
O
NH
O
N N
Cl Cl
Cl
5.25.2
ICIC5050=0,13=0,13μμMM ICIC5050=1,22=1,22μμMM

25. 25
Публікації
Результати дисертаційного дослідження розкриті у 18
публікаціях, з них:
•7 статей у наукових фахових журналах
• з них 2 у іноземних журналах:
• Current Topics in Medicinal Chemistry (Impact Factor 3,7)
• Molecular Informatics (Impact Factor 2,3)
•10 тез доповідей
•1 патент на корисну модель

26. 26
Висновки
Встановлено кореляційні взаємозв'язки
«структура – протипухлинна активність» в
ряду похідних 4-тіазолідинону та споріднених
гетероциклічних систем, розроблено QSAR
моделі та модель протипухлинного
фармакофора, що дозволило провести in silico
скринінг бібліотек гетероциклічних сполук та
здійснити раціональний дизайн і спрямований
синтез ряду кон’югатів 4-тіазолідинону,
піразоліну та ізатину із значним
протипухлинним потенціалом, який
підтверджено експериментально.

27. 27
ДЯКУЮ ЗА УВАГУ!