Download to read offline
Uploaded byDmytro Horilyk
Спрямований синтез та вивчення кореляції «структура – протипухлинна активність» похідних 4-тіазолідинонів
Дисертаційна робота на здобуття наукового ступеня кандидата фармацевтичних наук Спеціальність 15.00.02 – фармацевтична хімія та фармакогнозія
Спрямований синтез та вивчення кореляції «структура – протипухлинна активність» похідних 4-тіазолідинонів
- 1. Спрямований синтез тавивчення 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 хімії4- 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 хімії4- 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.
- 5. 5 Вихідні дані неактивні Конц.: 10-5 M Перший етап Другийетап Конц.: 10-5 M активні
- 6. 6 Виявлення імовірних механізмів протипухлинної активності4-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 заПоділсполук 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 заПоділсполук за механізмами активностімеханізмами активності (ієрархічний кластерний(ієрархічний кластерний аналіз)аналіз) 024681012 Height Виявлення імовірних механізмів протипухлинної активності 4-тіазолідинонів
- 9. 9 Кореляції паттернівКореляції паттернів активності4-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 -50 050 100 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 активності4-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- тіазолідинонівзтіазолідинонів 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 запрояв 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 RandomForest. 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. Крок1. 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 скринінгвіртуальної 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 протипухлиннихречовин 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 протипухлиннихречовин 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 Вивченняпротипухлинної 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 клітинMino 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 клітинC6 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 дослідженнярозкриті 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.