Kapitoly z bioorganické chemie OCH/KBCH · 2016. 5. 9. · Mechanismus maligní transformace...

1

Kapitoly z bioorganické chemie

OCH/KBCH

RNDr. Lucie Brulíková, Ph.D.

LS 2015/2016

[email protected]

2

9. Protinádorová a antileukemická

chemoterapie - část 1.

3

do dvacátých let 20. století – léčba chirurgická

radioterapie

40. léta – chemoterapie – původně doplňková

60. léta - chemoterapie – jedna z hlavních léčebných metod

od 70. let – posílení protinádorové imunity v protinádorové léčbě –

imunoterapie – biomodulační léčba

multimodální léčba

podpůrná a doplňková léčba

cílená terapie

protinádorové látky ovlivňující mikroprostředí

nádorové kmenové buňky

biologická terapie

Problematika nádorových onemocnění Historie

4

Nádor

na nádor se přestalo pohlížet jako na masu homogenních nádorových

buněk, ale začal se prosazovat náhled na tumor jako na vysoce

komplexní onemocnění ve vztahu k „nenádorovým“ složkám

mikroprostředí - heterogenní soubor buněk

5

parenchym nádoru – samotné nádorové buňky

nádorové stroma:

„nenádorové“ buněčné komponenty – mezenchymální tkáňové

složky: cévní komponenty, podpůrné mezenchymální tkáně,

lymfocyty, makrofágy,.. např. s nádorem asociované fibroblasty

(cancer-associated fibroblasts – CAF), mezenchymové kmenové

buňky (mesenchymal stem cells – MSC), endotelové buňky, pericyty

a hladké svalové buňky cév, adipocyty nebo buňky imunitního

systému jako nádor infiltrující T-lymfocyty (tumor-infiltrating

lymphocytes – TIL) či s nádorem asociované makrofágy (tumor-

associated macrophages – TAM)

slouží hlavně k výživě parenchymu a jako kostra pro uspořádání

parenchymu

transportní úloha (přenos signálů, rezervoár růstových faktorů…)

klíčová úloha při nádorové angiogenezi a metastázování

nebuněčné části – extracelulární matrix (ECM), cytokininy, růstové

a angiogenní faktory, atd.

Nádor

6

Bylo prokázáno, že téměř všechny „nenádorové“ buněčné komponenty

bývají menší či větší měrou deregulované, a v důsledku toho více či méně

podporují, umožňují, či dokonce indikují přežití, růst a šíření nádorového

parenchymu (tj. vlastních nádorových buněk).

Nádorové buňky, které často nelze eradikovat v organismu ani agresivní

kombinovanou chemoimunoradioterapií, odumírají spontánně v okamžiku,

kdy jsou odděleny od komplexních podpůrných stimulů nádorového

mikroprostředí.

Obrovský potenciál molekulárních cílů, proti nimž lze zasáhnout v rámci

experimentální terapie nádorů za účelem co největšího ochromení

aberantních vztahů mezi nádorovým parenchymem a stromatem.

Nádor

..\Videa\Cancer\Cancer- from a healthy cell to a cancer cell.mp4

../Videa/Cancer/Cancer- from a healthy cell to a cancer cell.mp4










7

Rozdíl mezi normální buňkou a nádorovou Vznik

Zdravá buňka – dělením

Nádorová buňka – mutací při replikaci DNA

Ovlivňující faktory:

chemické karcinogeny (některá barviva, pesticidy)

Radioaktivní záření

elektromagnetické vlny

UV záření

Viry, bakterie – (HPV, Helicobacter pylori)

plísně v potravinách (afltoxiny)

karcinogenní látky v potravinách (nitrosaminy)

mutace DNA

8

Rozdíl mezi normální buňkou a nádorovou Dělení

Zdravá buňka - mitóza

Kontrolní mechanismy:

Kontaktní inhibice – zastavení růstu a dělení při dotyku se

sousední buňkou

Růst buněk je omezený - apoptóza – programovaná smrť

Nádorová buňka se dělí amitózou

9

Rozdíl mezi normální buňkou a nádorovou Počet chromozomů

normální buňka – diploidní počet chromozomů nádorová buňka:

změněný počet chromozomů i jejich struktura (numerické a strukturní aberace) u maligních buněk bývá heteroploidní chromozomální výbava chromozomy transformovaných buněk vykazují často náhodné, ne vždy jednoznačně definovatelné aberace u některých nádorových onemocnění se vyskytují pro ně typické nenáhodné (systematicky se opakující) strukturní aberace, například translokace

10

Rozdíl mezi normální buňkou a nádorovou Dělení

11

Kolik a které geny jsou změněny během

kancerogeneze?

Nádor není monogenní onemocnění.

Odhaduje se, že pro vývoj nádoru je nezbytných 4-7 událostí (zásahů).

Konkrétních genů, které mohou být během kancerogeneze změněny,

jsou desítky.

Obecně existuje šest (sedm?) základních vlastností plně maligního

nádoru.

12

Společné znaky nádorů

13

Společné znaky nádorů

neomezená proliferační aktivita v in vitro podmínkách – ztráta

kontaktní inhibice (odolnost vůči blokování dělení)

transformované buňky rostou v několika vrstvách, buňky bývají přes

sebe neorganizovaně nakupené

buněčná kultura je nesmrtelná – odolnost vůči apoptóze

Nádorové buňky vykazují různé změny v povrchových antigenech

jako je např. ztráta antigenů kódovaných hlavním histokompatibilním

lokusem, exprese nových, pro daný nádor specifických antigenů a

nebo exprese fetálních antigenů

Nižší požadavek na množství proteinových růstových faktorů v

kultivačním médiu

schopnost udržovat tvorbu krevních cév

inavzivnost do okolní tkáně a metastazování

14

Mechanismus maligní transformace

vlastní příčinou maligní transformace jsou změny na molekulární úrovni

maligní transformace může začít v jediné buňce, může postihnout buňky

téměř kterékoliv tkáně

přeměna normální buňky v buňku nádorovou je vícestupňový proces, při

kterém dochází v buňce ke kumulaci mutací v určitých genech.

za regulaci a kontrolu buněčné proliferace jsou odpovědné zejména tři

skupiny genů:

protoonkogeny

tumor-supresorové geny (nádorové supresory) – nádor

suprimující, zásadní význam pro regulaci buněčného dělení

mutátorové geny –kontrolují stabilitu genomu

přeměna buňky v buňku nádorovou je tedy vyvolána mutacemi ve těchto

třech genech

mutace vedou k nekontrolovanému množení transformovaných buněk

15

Protoonkogeny

Protoonkogen (c-onc) je strukturní gen eukaryotické buňky, který se

svým translačním produktem podílí do značné míry na regulaci dělení

buněk a jejich diferenciace – regulují buněčnou proliferaci na všech

úrovních signálních drah.

Produkty protoonkogenů jsou růstové faktory, receptory růstových

faktorů, molekuly s proteinkinasovou aktivitou.

Jsou zodpovědné za přenos signálů mezi buňkami.

Do současné doby bylo identifikováno více než 150 protoonkogenů.

Onkogen je protoonkogen pozměněný nebo aktivovaný tak, že

vyvolává neoplastickou transformaci buňky.

16

Protoonkogeny

Mutace protoonkogenů jsou:

- aktivující – mohou vyvolat změnu v regulaci intenzity transkripce,

která vede ke změně množství tvořeného produktu – zvýšené

množství produktu (např. růstového faktoru) vyvolá zvýšení podnětů

pro množení buněk

- dominantní

- vyskytují se v somatických buňkách a jen výjimečně v

zárodečných buňkách

17

Nádorové supresory

Jsou to buněčné geny, jejichž produkty se podílejí na pozastavení

množení buněk.

Produkty genů pro nádorové supresory (antionkogeny) v normálních

buňkách nevyvolávají proliferaci, ale naopak ji potlačují a udržují

buňky ve stadiu klidu (G0).

Jejich ztráta se projevuje neregulovanou proliferací.

Mutace nádorových supresorů jsou:

inaktivující -

recesivní (spojeno s LOH) („recesivní onkogeny“) – přestávají

plnit svou funkci, když oba chybí (mutace v obou alelách)

vyskytují se v somatických a také v zárodečných buňkách

18

Mutátorové geny

MMR geny – kontrolují stabilitu buněčného genomu

Odpovídají za reparace chyb v DNA vznikajících během replikace

Mutace těchto genů vedou k hromadění a udržování mutací v buňce

jako je nesprávné párovaní, modifikace templátu mutagenem a

následné chybné párování, nesprávná registrace počtu nukleotidů v

repetitivní sekvenci polyA

charakter recesivní mutace

19

Solidní vs. „tekuté“ nádory

„Tekuté“ nádory - leukémie a lymfomy

Prekurzory L a L jsou mobilní, zatímco epiteliální a mezenchymální buňky jsou imobilní.

K vývoji L a L stačí menší počet mutací (1-3).

Translokace je nejčastějším mechanismem aktivace onkogenů pozorovaným u leukémií a lymfomů.

Solidní nádory na straně jedné a leukémie a lymfomy na straně druhé mají odlišnou biologii, chování a patogenezi.

..\Videa\Cancer\Targeting cancer cell metabolism.mp4

../Videa/Cancer/Targeting cancer cell metabolism.mp4











20

Chemoterapeutika dělíme do několika základních skupin, které jsou

popsány níže spolu s významnými zástupci z každé skupiny:

• Alkylační cytostatika - dusíkatá analoga yperitu (Chlorambucil,

Chlormethine, Cyklofosfamide, Ifosfamide, Melphalan), Busulfan,

Dacarbazine, Mechlorethamine, Procarbazine, Temozolomide,

ThioTEPA, Uramustine

• Antimetabolity - deriváty kyseliny listové (Aminopterin, Methotrexate,

Pemetrexed, Raltitrexed), purinová analoga (Cladribine, Clofarabine,

Fludarabine, Mercaptopurine, Thioguanine), pyrimidinová analoga

(Capecitabine, Catarabine, Fluorouracil, Gemcitabine)

• Rostlinné alkaloidy - Taxol (Docetaxel, Paclitaxel), vinca alkaloidy

(Vinblastine, Vincristine, Vindesine, Vinorelbine)

• Cytotoxická/protinádorová antibiotika - anthracykliny (Daunorubicin,

Doxorubicin, Epirubicin, Idarubicin, Mitoxandrone, Valrubicin),

Bleomycin, Hydroxyurea, Mitomycin

Chemoterapie nádorových onemocnění

21

• Inhibitory topoizomeráz - Topotecan, Irinotecan, podophyllotoxiny

(Etoposide, Teniposide)

• Monoklonální protilátky - Alemtuzumab, Bevacizumab, Cetuximab,

Gemtuzumab, Panitumumab, Rituximab, Tositumomab, Trastuzumab

• Photosenzitizéry – Aminolevulová kysleina, Methyl aminolevulinát,

Porfimer sodium, Verteporfin

• Inhibitory kináz - Dasatinib, Erlotinib, Gefitinib, Imatinib, Lapatinib,

Milotinib, Sorafenib, Sumitimib, Vandetamib

• Ostatní - Alitretinoin, Altretamine, Amsacrine, Anagrelide, Arsenic

trioxide, Asparaginase, Bexarotene, Bortezomib, Denileukin diftitox,

Wstramustine, Hydrxycarbamide, Pentostatin, Masoprocol, Mitotane,

Pegaspargase, Tretinoin

Chemoterapie nádorových onemocnění

22

23

Konvenční protinádorová léčba

Antimetabolity

Klasická genotoxická cytostatika

Alkylační látky

Interkalační látky

Látky působící rozštěpení DNA

Inhibitory DNA-topoisomeráz

Antimitotika

Inhibitory proteosyntézy a degradace proteinů

Další možné mechanismy

Nové formy konvenčních cytostatik – vazba na nosiče a vektory

Úloha hormonů v systémové protinádorové terapii

Imunoterapie

Protinádorová léčba

24

Alkylační léčiva

Objev protinádorového účinku této skupiny léčiv je historicky spojován

s nechvalně proslulými účinky bojového plynu yperitu (bis(2-chlor-

ethyl)sulfid).

Objev yperitu Frederikem Guthrie je datován do roku 1860 a jeho první

použití v první světové válce německou císařskou armádou proti Britům a

Kanaďanům v roce 1917.

Yperit způsobuje bolestivé puchýře a popáleniny, které však vznikají až

několik hodin po expozici.

U přeživších bylo pozorováno snížení počtu bílých krvinek (lymfopenie) v

důsledku snížené proliferace. To vedlo k nápadu použít alkylátory jako

imunosupresiva a cytostatika.

Mechanizmus účinku těchto imunosupresiv je založen na inhibici syntézy

DNA jakožto základního předpokladu aktivace a proliferace buněk

imunitního systému.

25

Yperit byl použit v následujících konfliktech:

1. použití Němci v první světové válce v roce 1915 - u belgického města

Ypres

Španělsko proti Maroku v letech 1923-1926

Itálie proti Etiopii v letech 1935-1940

Sovětský svaz v provincii v Čínské republice rok 1930

Japonsko proti Čínské republice v letech 1937-1945

Německo za druhé světové války při pokusech na lidech v letech 1939 -

1945

Egypt proti Severnímu Jemenu v letech 1963-1967

Irák proti Íránu v letech 1980-1988

Irák proti Kurdům v roce 1988


http://cs.wikipedia.org/wiki/Yperit

26


Mechanizmus účinku DNA alkylačních cytostatik

S poškozením DNA souvisí mnohdy vysoká toxicita alkylátorů.

Alkylační léčiva alkylují báze DNA a tím zabraňují replikaci DNA a její

transkripci do RNA.

Přítomnost alkylované báze také vede ke vzniku zlomů v DNA.

Může docházet ke spontánní hydrolýze, ale řetězec může být přerušen i

reparačními enzymy při neúspěšném pokusu o odstranění alkylované

báze.

Alkylace může způsobit i chybnou inkorporaci nukleotidů změnou

normálního párování bází (tautomerie).

Příkladem porušení klasického párování bází např. guaninových a

cytosinových bází je párování alkylovaného guaninu s thyminem.

27


28



N

NN

N

O

NDNA

H

H

H

N N

O

NH

H

DNA

guanine

cytosine

N

NN

N

O

NDNA

H

H

H

R

+

alkylovaný guanin

N

NN

N

OH

NDNA

H

H

R

alkylovaný guanin

+

N

NN

N

O

NDNA

H

H

R

alkylovaný guanin

+

HN N

O

O

DNAH

thymin

29



Většina alkylačních cytostatik je bifunkčních, tzn., že obsahují dvě

reaktivní centra, která jsou schopna propojovat jedno vlákno DNA s jinými

centry na DNA, příp. s proteiny.

Mohou propojovat jednotlivé nukleobáze uvnitř jednoho řetězce, mezi

dvěma řetězci či mezi dvěma jednotlivými vlákny dvou různých DNA, popř.

mohou spojovat DNA s proteiny.

30



31

Alkylační léčiva Alkylační látky alkylují převážně endocyklické atomy dusíku N7 guaninu,

N1 adeninu, N3 cytosinu a thyminu nebo alkylují O-6-guaninu, možné jsou

však i alkylace na jiných heteroatomech nukleobáze.

32

Skupiny alkylačních léčiv

Alkylační léčiva můžeme rozdělit do několika skupin:

dusíkatá analoga yperitu

Alkylsulfonáty

Aziridiny

Nitrosomočoviny

oxirany a jejich profarmaka


33

Dusíkatá analoga yperitu (nitrogen mustards)

charakteristický rys – přítomnost bis(2-chloroethyl)aminoskupiny

mechanismus – působením nukleofilu vznikne 2-chlorethylaziridiniový

ion, který představuje vlastní alkylační činidlo

34

Pro samotný atak DNA alkylačním činidlem bylo navrženo několik

možností, z nichž dvě jsou znázorněny níže.

První z mechanizmů popisuje atak DNA chlormethinem, a to na guaninové

bázi v poloze N-7.

Nejdříve vzniká monoadukt, který může následně atakovat druhou

nukleobázi za vzniku bisalkylované N-7-N-7 meziřetězové formace.


35

Druhý mechanizmus popisuje reakci N7-substituovaného guaninového

derivátu s další molekulou chlormethinu za vzniku dvojnásobně

alkylovaného produktu.

Ten je opět schopen tvořit aktivní aziridinový cyklus a tak kovalentně

alkylovat další nukleobázi.


36


37

Jedno z nejstarších analog yperitu je chlormethin (mechlorethanin,

mustargen), jež se používá k regresi tumorů lymfatického systému.

Melfalan (AlkeranTM, SarkoklorinTM) je využíván k léčbě mnohočetného

myelomu, primární amyloidózy, nádorů ovarií a příležitostně také k léčbě

maligního melanomu.

Orální forma chlorambucilu (LeukeranTM) je používána zejména k léčbě

chronické lymfatické leukémie a dále také k léčbě nádorů ovarií.


38

Cyklofosfamid (CytoxanTM, CyclostinTM, EndoxanTM, LedoxinaTM)

představuje látku obsahující oxazofosforinový skelet a je v kombinaci

s ostatními cytostatiky široce používán k léčbě celé řady nádorů, k léčbě

ALL, CLL nebo Hodgkinova lymfomu

jedná se o proléčivo, které je na aktivní formu (aldofosfamid)

konvertováno v játrech.

Dále se spontánně rozkládá na toxický fosforamid-N-yperit odpovědný

za poškození DNA.

Cyklofosfamid rovněž představuje jedno z nejúčinnějších imunosupresiv

používaných při léčbě autoimunitních onemocnění (hemolytická anémie,

trombocytopenie), chronické membranózní glomerulonefritidy, vaskulitidy.

Nízké dávky cyklofosfamidu eliminují regulační T-lymfocyty (které potlačují

rozvinutí autoimunitních chorob udržováním tolerance vůči tělu vlastním

tkáním).

Tohoto jevu se užívá v imunoterapii nádorů, kde jsou T-regulační buňky

obvykle zvýšené a jejich redukcí lze lépe indukovat protinádorovou

imunitu. Bývá aplikován perorálně i intravenózně.


39

Jeden ze syntetických postupů vedoucí k přípravě cyklofosfamidu je

znázorněn níže.

Tento proces vychází z hydrochloridu bis(2-chlorethyl)aminu, který reakcí

s POCl3 poskytuje dichlorid kyselliny N,N-bis(2-chlorethyl)fosforamidové.

Závěrečný krok syntézy je cyklizace s 3-aminopropanolem v přítomnosti

triethylaminu za vzniku cyklofosfamidu.


40

Ifosfamid (HoloxanTM)

bývá indikován na řadu nádorů (především hodgkinské i nehodgkinské

lymfomy, testikulární karcinomy, sarkomy měkkých tkání, bronchogenní

karcinom, karcinom děložního čípku), avšak jeho jaterní aktivace je

pomalejší než u cyklofosfamidu a je potřeba zhruba 4 × vyšší dávky

k dosažení stejného účinku jako u předchozího analoga

Trofosfamid (IxotenTM)

je další z léčiv podobných cyklofosfamidu

Tato orálně dostupná látka je užívána k léčbě CLL a dalších nádorů.

Nejdříve je metabolizována na ifosfamid, který je dále jaterními

cytochromy P450 metabolizován na aktivní ifosfamid, jenž alkyluje DNA a

způsobuje tak inhibici DNA i RNA syntézy.


41

Mafosfamid

na rozdíl od cyklofosfamidu nevyžaduje jaterní aktivaci a je

metabolizován na 4-hydroxycyklofosfamid.

Je používán k intratekální léčbě neoplastické meningitidy (intratekální

podání = podání do prostoru mezi mozkem nebo míchou a mozkomíšními

obaly, popř. do mozkových komor).

Stejné použití má i 4-hydroxyperoxyfosfamid.

Spiromustin

obsahuje poměrně lipofilní hydantoinovou skupinu, která slouží jako

transportér přes hematoencefalickou bariéru, používá se tedy k léčbě

mozkových nádorů, avšak je značně neurotoxický.


42

Skupina aziridinů je díky podobnému mechanizmu účinku příbuzná

dusíkatým yperitům.

Vzhledem k tomu, že aziridinový kruh je elektroneutrální, vykazují tyto

látky nižší reaktivitu než dusíkaté yperity.

Aziridiny také mohou vznikat jako reaktivní intermediáty

intramolekulárních cyklizací alkylačních cytostatik, které ve své struktuře

obsahují 2-chlorethylovou skupinu vázanou na primární nebo sekundární

aminoskupinu.

Otvíráním trojčlenného cyklu pak dochází k alkylaci.

Alkylační látky - Aziridiny

43


N

O

O

H3CO

H3C NH

OH

O

NH2

O

Mitomycin B

N

O

O

H2N

H3C NH

O

O

NH2

O

CH3

Mitomycin C

N

O

O

H2N

H3C NCH3

OH

O

NH2

O

Porfiromycin(Methylmitomycin C)

O

O

N

N

O

O

N

NEtOOCHN

NHCOOEt P

S

N N

NN N

NN

N

N

DZQThiotepa

TriethylenemelamineAZQ

Diazoquone

44

Alkylační látky - Aziridiny Thiotepa

je používána pro léčení prsních nádorů, karcinomu ovaria, Hodgkinových

i ne-Hodgkinových lymfomů a u transplantace kostní dřeně.

Zatímco jeden ze starších derivátů – triethylenmelamin (TretaminTM) –

má dnes již omezené použití, velmi slibnými se naproti tomu jeví

diaziridinylchinony.

Z nich jsou velmi intenzivně zkoumány jednoduchý diaziridinylchinon

(DZQ) a především diazichon (AZQ), který je v současné době ve fázi III

klinických testů (NCI – National Cancer Institute) proti nádorům mozku.

protinádorová antibiotika mitomyciny a porfiromyciny, z nichž se jako

protinádorové léčivo používá mitomycin C (MutamycinTM, AmetycinTM,

Mito-medacTM) rovněž obsahující aziridinový heterocyklus.

Toto přírodní antibiotikum je jedno z nejpoužívanějších cytostatik (tržby

z prodeje této látky dosáhly v roce 2010 9 mil $ v USA a celosvětově 70,7

mil $) účinné proti nádorům prsu, zažívacího traktu a močového měchýře.

45

I v případě alkylačních látek obsahujících aziridinový tříčlenný cyklus bylo

navrženo několik mechanizmů, jakými atakují DNA.

Pro diaziridinylchinon byl navržen mechanizmus znázorněný níže.

Redukcí chinonového systému vzniká kladný náboj, který dodatečně

aktivuje aziridinový kruh a ten již atakuje DNA stejně jako u předchozích

analog yperitu.

Stejným mechanizmem působí i AZQ, který atakuje guaniny

v komplementárních řetězcích DNA.


46


47

Alkylsulfonáty

Busulfan – léčba primární polycytémie a chronické myeloidní leukemie,

je však velmi toxický a sám může působit jako karcinogen

Treosulfan – indikován pro nádor ovarií, působí na ALL a má rovněž

imunosupresivní vlastnosti

Protinádorové vlastnosti in vitro vykazují i piposulfan, improsulfan a

hepsulfam.

48

Alkylsulfonáty

Busulfan je bifunkční sloučenina, kterou můžeme připravit reakcí 1,4-

butandiolu s methansulfonylchloridem (mesylchloridem).

Používá se zejména k léčbě primární polycytemie a CML, ovšem při jeho

použití se vždy musí volit kompromis mezi protinádorovými účinky a

vedlejšími účinky, neboť busulfan je velmi toxický.

Naproti tomu jeho dihydroxy analog threosulfan se používá zejména proti

nádorům ovarií, je také účinný na ALL a vykazuje imunosupresivní aktivitu.

49

Alkylsulfonáty

Alkylace DNA busulfalnem

50

β-Chlorethylderiváty nitrosomočovin alkylují DNA mechanizmem

založeným na tvorbě 2-chloroethyldiazoniového kationtu.

Kromě toho, že chlorethylnitrosomočoviny alkylují DNA, jsou také v

organizmu degradovány na izokyanáty, které reagují s proteiny a tak

mohou poškodit enzymy účastnící se oprav alkylované DNA.

Vzhledem k jejich poměrně lipofilnímu charakteru mohou pronikat přes

hematoencefalickou bariéru a tak být použity k léčbě nádorů mozku.

Nitrosomočoviny

51

Nitrosomočoviny

52

Karmustin (BCNU, CarmustineTM, NitrumonTM)

je používán k léčbě primárního intracerebrárního tumoru a

mnohočetného myelomu.

Zajímavostí je přípravek GliadelTM (Gliadel wafer), používaný k léčbě

opakovaně se vyskytujících gliomů a který byl schválen FDA v roce 1995.

Jedná se o biodegradovatelný polymer obsahující karmustin.

Aplikuje se postoperačně s cílem eliminovat neodstraněné nádorové

buňky.

Lomustin (CCNU, LomustineTM, BelustinTM)

používaný k léčbě nádoru CNS a lymfomů

Semustin

byl používán k léčbě gastrointestinálních tumorů, avšak vzhledem

k jeho vysoké karcinogenitě nakonec stažen z trhu.

Nitrosomočoviny

53

streptozotocin a její semisyntetický analog chlorozotocin

Streptozotocin (Streptozocin, STZ, ZanosarTM) je schválen FDA

k léčbě nádorů slinivky břišní, vzhledem k vysoké nefrotoxicitě je jeho

použití omezeno.

Oproti tomu semisyntetický analog chlorozotocin (CLZ, CZT, DCNU) je

méně nefrotoxický a vykazuje protinádorové i immunomodulační účinky.

V současné době probíhá jeho klinické hodnocení.

Nitrosomočoviny

54

působení chlorethylnitrosomočoviny na DNA za vzniku dC-dG

meziřetězových vazeb.

Nitrosomočoviny

55

Oxirany zastupují skupinu látek, jež působí podobným mechanizmem

účinku jako předchozí aziridiny.

Mezi tato alkylační cytostatika řadíme např. bifunkční derivát

dianhydrogalaktitol (VAL-083), který snadno prostupuje

hematoencefalickou bariérou a je účinný na nádory mozku a močového

měchýře. V současné době je ve fázi I/II klinického testování.

Protinádorovou aktivitu vykazoval i teroxiron, avšak jeho výzkum byl

ukončen ve fázi I klinického testování.

Oxirany

56

Mnohé dusíkaté yperity jsou poměrně toxické látky, proto byly hledány

různé strategie jak snížit tuto inherentní toxicitu:

cílením léčiva – reaktivní uskupení se vnáší do biomolekul, u

kterých se očekává, že je rychle rostoucí tumor bude vychytávat více,

než zdravá tkáň (např. melfalan).

použitím proléčiva – netoxická látka, která je na aktivní formu látky

konvertována až působením specifických intracelulárních enzymů.,

např. cyklofosfamid

lokálním podáním – např. mitomycinem napuštěné stenty, aby

nedošlo k restenóze, busulfan na poly(alkyl kyanoakrylátovém)

polymeru


57

Výzkum protinádorových komplexů platiny započal objevením schopnosti

cisplatiny blokovat buněčný cyklus.

Samotná cisplatina byla poprvé popsána již před 150 lety Michelem

Peyronem, ale až mnohem později (v 60. letech minulého století) byly

objeveny její protinádorové vlastnosti.

V roce 1965 Barnett Rosenberg a jeho kolegové na Michiganské státní

univerzitě zkoumali vliv elektrického pole na růst kultury E. coli s použitím

platinových elektrod v přítomnosti NH4Cl.

Po vložení elektrického napětí došlo k zastavení dělení buněk, avšak

jejich růst pokračoval (pozorovaná filamenta se zvětšila až 300x oproti

původní délce).

Další studie vedly k poznatku, že za tohle nezvyklé chování je

odpovědný vznikající komplex, který byl nazván cisplatina.

Komplexy platiny

58

Toto pozorování podnítilo hypotézu, že by tyto komplexy mohly zastavit i

dělení buněk nádorových a to se také později podařilo dokázat.

V současnosti jsou cisplatina a její další analog karboplatina nejčastěji

používaným protinádorovým lékem v léčbě řady karcinomů, zejména

karcinomů varlat, ovaria, hlavy, krku, močového měchýře, urogenitálního

traktu a malobuněčného karcinomu plic.

Komplexy platiny

59

Komplexy platiny obecně se jedná o komplexní sloučeniny platiny s koordinačním číslem 4

(oxidační stav +2) nebo 6 (oxidační stav +4)

Ligandy těchto komplexů mohou být nahrazeny nukleofilními částicemi

jako thiolovou skupinou, dusíkovými atomy aminoskupin a podobně.

geometrie těchto molekul je buď planární (čtvercová) nebo hexaedrální

protinádorový účinek závisí na geometrii molekuly (cis – aktivní, trans –

inaktivní, ale mohou být mutagenní)

chloridy mohou být zaměněny karboxyláty (karboplatina, oxaliplatina),

přičemž účinnost klesá, ale snižuje se i toxicita

menší toxicita je u komplexů s koordinačním číslem 6 (musí

pravděpodobně přejít na reaktivnější planární částice)

substitucí aminoskupiny lze ovlivnit lipofilitu a distribuci léčiva

reaktivita je soustředěna na N-7 polohu guaninu

60

Cis-platina (cis-diammindichlorplatina, cis-DDP, PlatinexTM, PlatidiamTM,

PlatinolTM)

je jedno z nejúčinnějších cytostatik, avšak její použití je limitováno

rezistencí některých buněk a rozsáhlými vedlejšími účinky na organizmus

(nefrotoxicita a neurotoxicita).

Často se používá v kombinaci s jinými cytostatiky (vincristin, vinblastin,

atd.).

Důležitým faktorem klíčovým pro aktivitu tohoto komplexu je geometrie

molekuly (a to se obecně týká všech komplexů platiny).

Zatímco cisplatina je účinné protinádorové léčivo, její trans isomer je

neaktivní a vykazuje jistou mutagenitu.

Odstupující chloridové ligandy se u transplatiny nacházejí v poloze

trans, což vede k pomalému uzavírání bifunkčních můstků v jednom

řetězci a neschopnosti vytvářet 1,2-adukty ze sterických důvodů.

Komplexy platiny

61

Komplexy platiny

Karboplatina (CycloplatinTM, ParaplatinTM)

má stejné použití, avšak její výhodou je její nižší nefrotoxicita.

Dalším v klinické praxi používaným komplexem platiny je oxalipaltina

(EloxatinTM, TranspaltinTM).

Ostatní látky uvedené na obrázku se v klinické praxi zatím nepoužívají,

avšak velmi slibným derivátem je trojjaderný komplex platiny BBR3464.

V preklinických studiích prokázal cytotoxickou aktivitu na buněčné linie

rezistentní vůči cisplatině a v současné době je ve fázi II klinického

testování.

Projevuje účinky u pacientů s karcinomem ovaria nebo malobuněčným

karcinomem plic.

62

Komplexy platiny

63

Komplexy platiny

Syntéza cisplatiny a karboplatiny

Výchozí tetrachloroplatnatan draselný reaguje s jodidem draselným za

vzniku tetrajodoplatnatanu draselného.

Ten se následně působením vodného amoniaku převede na

diaminokomplex, který reaguje s dusičnanem stříbrným za vzniku

intermediátu, který výměnou ligandů s chloridem draselným poskytne

cisplatinu.

Použijeme-li místo dusičnanu stříbrného síran stříbrný a vzniklý komplex

necháme reagovat s 1,1-cyklobutandikarboxylátem barnatým, získáme

karbopaltinu.

64

Komplexy platiny

Syntéza cisplatiny a karboplatiny

65

Předpokládá se, že cytotoxické vlastnosti cisplatiny a jí podobných

derivátů jsou následkem inter- a intrařetězcových cross-linků mezi úseky

DNA bohatými na deoxyguanosin.

Vznikají kovalentní vazby mezi řetězci a brání tak jejich oddělení při

replikaci a zároveň tak dochází k inhibici transkripce.

Komplexy platiny

66

Přítomnost hypoxických oblastí v solidních nádorech, které vznikají

v důsledku neadekvátní angiogeneze, významně přispívá k jejich

chemorezistenci i agresivnějšímu chování.

Nádorová tkáň je nedostatečně prokrvená a snížený přívod krve má za

následek i snížený přívod cytostatika.

Vzhledem k nedostatku kyslíku zde nemůžou působit látky, které jsou

založené na radikálových mechanizmech.

V takovýchto nádorových tkáních však můžeme využít redukčního

prostředí pro selektivní aktivaci specifických léčiv.

Příkladem takovýchto cytostatik se selektivním účinkem v hypoxických

nádorových buňkách jsou nitroderiváty, které jsou samy o sobě neúčinné a

na aktivní formu látky (aminoderivát) jsou díky redukčním mechanizmům

převedeny až v organizmu.

Cytostatika se selektivním účinkem v

hypoxických buňkách

(„HSC“ – Hypoxia Selective Cytostatics)

67



O

O

N

O

CONH2

OCH3H2N

H3C N R

R=H MITOMYCIN CR=CH3 PORFIROMYCIN

O

O

CH2 NH

CH3NH3C

OCH3

CONH2

O

N

O

O

BMY 42355

N

O

O

C2H5OOCHN N

NHCOOC2H5 N

O

O

NH

OH

OH

AZGEQ-9

68



Mechanizmus účinku těchto látek

Uvedené látky představují chinonové deriváty, které jsou v buňce

redukovány za vzniku radikálů.

Ty jsou v normálních dostatečně okysličených buňkách oxidovány zpět

na chinon, avšak v hypoxických buňkách zůstávají jako radikály a mohou

tak atakovat DNA.

Uvedený mechanizmus je znázorněn pro mitomycin C.

69

Redukce chinonového centra je následována dvěma sekvenčně

specifickými N-alkylacemi, a to na guaninových nukleosidech v sekvenci

5'-CpG-3'.



70

Mezi cytostatika se selektivním účinkem v hypoxických buňkách patří i

nitroaromáty.



71



Nejzajímavější z této skupiny je látka CB 1954 (tretazicar),

dinitrobenzamid, který je za přítomnosti enzymu nitroreduktasy

převeden na bifunkční alkylační cytostatikum.

CB 1954 bylo rovněž zkoumáno v genové terapii GDEPT (gene-

directed enzyme prodrug therapy), která využívá vnesení tzv.

sebevražedného genu do nádorové buňky.

Terapie je založena na distribuci genu do nádorové buňky, který

kóduje aktivační enzym.

Distribuce genu je následována podáním proléčiva specificky

aktivovaného v dané nádorové tkáni.

Tak je neškodná látka přeměněna selektivně na toxickou.

72



73



Samotný mechanizmus ataku DNA je založen na redukci profarmaka

CB 1954 nitroreduktasou na 2- a 4-hydroxylamino deriváty, načež více

cytotoxický 4-hydroxylamino derivát reaguje s acetyl CoA za tvorby

cytotoxického bifunkčního alkylačního činidla schopného cross-linků

v DNA.

Následkem tvorby kovalentních vazeb mezi vlákny DNA je apoptóza

nádorových buněk.

74



Date post:	24-Dec-2020
Category:	Documents
Upload:	others
View:	4 times
Download:	0 times

Kapitoly z bioorganické chemie OCH/KBCH · 2016. 5. 9. · Mechanismus maligní transformace...

Documents