Kurz: Farmaceutická chemie Předmět: Farmaceutická chemie II (F1FB2) 3. rok studia Autor: doc. PharmDr. Oldřich Farsa, Ph.D., 2018 Protinádorová léčiva Antineoplastika = léčiva užívaná v terapii nádorových onemocnění 1. Látky alkylující a působící obdobným mechanismem 2. Antimetabolity 2.1 Antagonisté kyseliny listové 2.2 Analoga nukleotidových bazí a nukleosidů 3. Inhibitory kinas 3.1 Inhibitory cyklin-dependentní kinasy 3.2 Inhibitory onkogenní kinasy Bcr-Abl 3.3 Inhibitory tyrosikinasy pro EGFR 3.4 Inhibitory tyrosinkinasy pro VEGFR a PDGFR 4. Antagonisté pohlavních hormonů 4.1 Antiestrogeny 4.2 Antiandrogeny 5. Inhibitory aromatasy 6. Látky interferující s mikrotubuly 6.1 Alkaloidy rodu Vinca a jejich semisyntetická analoga 6.2 Taxany 6.3 Epothilony 7. Inhibitory topoisomerasy I 8. Antineoplastická antibiotika 9. Inhibitory angiogeneze 10. Inhibitory proteazomu 11. Fotosenzibilizátory 12. Protinádorové monoklonální protilátky (viz Bioléčiva) 1. Látky alkylující a působící obdobným mechanismem Cl S Cl Cl N Cl CH3 NH N H N N H O NH2 X Cl NH N H NH2 N O NH2 O X yperit bis(2-chloethyl)sulfid chlormethin N,N-bis(2-chlorethyl)aminomethan "dusíkatý yperit" 2,6-diamino-5-(alkylformamido)pyrimidin-4-on guanin ● alkylace nukleofilních atomů purinových a pyrimidinových bází, dvojitá alkylační činidla mohou kovalentně propojit 2 řetězce DNA busulfan butan-1,4-diyl-bis(methansulfonát) Busulfanum ČL CH3 S O O S CH3 O O O O Látky alkylující a působící obdobným mechanismem N P O Cl O NH Cl N H P O O N Cl Cl N,3-bis(2-chlorethyl)-1,3,2-oxazafosfinan-2-amin-2-oxid ifosfamid N,N-bis(2-chlorethyl)-1,3,2-oxazafosfinan-2-amin-2-oxid cyklofosfamid ● zejména malignity krevních buněk (leukémie) Látky alkylující a působící obdobným mechanismem O OHNH2 N Cl Cl melfalan Alkeran ® plv. inj. ● maligní melanom, sarkom měkkých tkání, mnohočetný myelom, pokročilý neuroblastom v dětském věku Cytostaticky působící koordinační sloučeniny kovů Komplexy platiny cisplatina cis-diammin-dichloroplatnatý komplex Cisplatinum ČL karboplatina cis-diammin-cyklobutan- 1,1-dikarboxylátoplatnatý komplex Carboplatinum ČL oxaliplatina cis-cyklohexan-1,2-diaminoxalatoplatnatý komplex Oxaliplatinum ČL Pt NH3 NH3 Cl Cl Pt O O O O N H2 N H2 H H O O O O Pt NH3 NH3 O O Pt O NH3 NH3 Cis-dichloroplatnaté komplexy nedaliplatin(a) cis-diammin-glykolátoplatnatý komplex O O CH3 O O CH3 Cl Cl NH2 Pt (IV) NH3 satraplatin diacetáto-ammin- cyklohexylamin-dichloroplatičitý komplex 2. Antimetabolity 2.1 Antagonisté kyseliny listové methotrexat Methotrexatum ČL CH3 N N N N NNH2 NH2 O NH O OH O OH H O NH O OH O OH NH N N OH N NNH2 H kyselina listová 2.2 Analoga nukleotidových bazí a nukleosidů N N N H N S NNCH3 NO2 N N H F O NH2 6-[(1-methyl-4-nitro-3H-imidazol-5-yl)sulfanyl-7H-purin azathioprin ● proléčivo merkaptopurinu ● častěji jako imunosupresivum, LČ autoimunitních nemocí Azathioprinum ČL Azaprine ® por tbl flm, Immunoprin ® por tbl flm ... 4-amino-5-fluorpyrimidin-2(1H)-on flucytosin Flucytosinum ČL N N N H N S NNCH3 NO2 N N N H N SH NN CH3 NO2 metabolism + Azathioprin je příkladem bioprekurzorového proléčiva azathioprin 6-merkaptopurin us N O OH N O OH OH NH2 N O F F N O OH OH NH2 cytarabin 1--D-arabinofuranosylcytosin Cytarabinum ČL Alexan ® inf sol, Cytosar ® inj gemcitabin 2',2'-difluor-2´-deoxycytidin Gemcitabini hydrochloridum ČL Citegin ® inf plv sol, Gemcirena ® inf plv sol ... HNO N F NH O O CH3 H H H O CH3 OH OH kapecitabin 5'-deoxy-5-fluoro-N-[(pentyloxy)karbonyl]cytidin Xeloda ® por tbl flm ● karcinom kolorekta, žaludku 3.1 Inhibitory cyklin-dependentní kinasy (CDK) ● základní funkce CDK: řízení buněčného cyklu, konkrétně přechod z profáze mitózy do metafáze pomocí fosforylace proteinů na zbytcích Ser (S), Thr (T) a Tyr (Y) ● k aktivitě vyžadují navázání některého cyklinu ● CDK i fosfatasy dysregulovány při nádorových onemocněních ● CDK1 izolována z oocytů hvězdice Marthasterias glacialis, použita ke sceeningu na inhibitory ● CDK2 považována za vlastní cíl zásahu inhibitorů ● inhibitory CDK pravděpodobně též navozují apoptózu nádorových buněk ● naši vědci, kteří se přispěli k výzkumu purinových inhibitorů CDK: Jaroslav Veselý, Miroslav Strnad, L. Havlíček (UP Olomouc) Jaroslav Veselý 3.1 Inhibitory cyklin-dependentní kinasy (CDK) 3.1 Inhibitory cyklin-dependentní kinasy (CDK) N N N NN H OH R NH N N N NN H OH NH CH3 CH3 CH3 N N N NN H OH NH CH3 CH3 CH3 Cl R CH3 R = -CH3 bohemin R = -CH(CH3 )2 olomoucin 7 mol/l (R)-roskovitin 0,45 mol/l R = -H purvalanol A 0,004 mol/l R = -COOH purvalanol B 0,006 mol/l ●IC50 pro CDK1/cyklin B 3.2 Inhibitory onkogenní kinasy Bcr-Abl ● specifická léčiva chronické myeloidní leukemie (CML) Vznik CML 3.2 Inhibitory onkogenní kinasy Bcr-Abl ● fúzní protein Bcr-Abl má zachovanou katalytickou funkci, chybí ale N-terminální doména nutná pro regulaci  intenzivní transkripce ● protein oligomerizuje, podjednotky oligomeru si navzájem fosforylují aktivační domény  vysoká aktivita; protein přebírá funkci normální Abl tyrosinové kinasy a fosforyluje její substráty; fosforylace řady proteinů zapojených do signálních drah pro růst a přežívání  ● transformované buňky kostní dřeně ztrácejí schopnost adheze, vyplavují se do krve,  jejich proliferační potenciál,  citlivost na apoptické podněty ● katalytická doména Bcr-Abl velmi nadějným terapeutickým cílem ● výchozí sloučeninou („lead compound“) pro vývoj inhibitorů Bcr-Abl 2fenyaminopyrimidin, snadno modifikovatelný slabý inhibitor proteinkinasy C N N NH N N CH3 N H O CH3 NH N N N imatinib zvýšení aktivity in vivo zesílení interakce s tyrosinovými kinasami omezení nežádoucího vlivu na proteinkimasu C zlepšení rozpustnosti a dostupnosti p.o. ● značně selektivní na buněčné linie BCR-ABL 3.2 Inhibitory onkogenní kinasy Bcr-Abl N N CH3 N H O CH3 NH N N N N NOH N S N H N N N H O Cl CH3 CH3 N H CH3 NH N N N O N F F F N CH3 imatinib Glivec(R) dasatinib nilotinib 1. generace 2. generace ● rezistence v důsledku bodových mutací Bcr-Abl; nejčastější Thr315Ile 300x účinnější, nereaguje však s Thr315Ile mutantem 30x účinnější než imatinib, vyšší selektivita než dasatinib 3.2 Inhibitory onkogenní kinasy Bcr-Abl Místa nejčastějších bodových mutací ● i mutant s Thr315Ile 3.3 Inhibitory tyrosikinasy pro EGFR (EGFR-TK) 3.3.1 Anilinochinazoliny N N O N O O NH Cl F N N O O O O NH gefitinib Iressa ® tbl. erlotinib Tarceva® tbl. lokálně pokročilý nebo metastazující nemalobuněčný karcinom plic (NSCLC) ● použitelný jen tam, kde byla zjištěna aktivační mutace EGFR-TK ● váží se na vazebné místo ATP mutované kinázové domény EGFR 3.4 Inhibitory tyrosinkinasy pro VEGFR a PDGFR ● VEGFR (,): receptory pro vaskulární endoteliální růstový faktor ● PDGFR (1,2,3): receptory pro růstový faktor destiček N H O N H O NH N F sunitinib Sutent® cps. ● gastrointestinální stromální tumor (GIST) ● metastatický adenokarcinom ledviny (MRCC) ● pankreatické neuroendokrinní tumory (pNET) 4.1 Antiestrogeny S O OH OH O N O N CH3 CH3 CH3 tamoxifen Tamoxifeni citras ČL raloxifen ● SERM ● léčba nádorů prsu a endometria ● častá rezistence OH CH3 OH CH3 diethylstilbestrol 4.1 Selektivní modulátory estrogenních receptorů (SERM) Mechanismus účinku raloxifenu ● 2 typy inakt. rp. proteinů - ER, ER ● ER se přeážně aktivuje, ER jej inhibuje ● v jádrech bb. cílových orgánů ● na komlex rp. s raloxifenem se váží korepresory, celek pak brání transkripci genů reagujících na estrogen 4.1. (Spíše protinádorové) antiestrogeny Cl O N CH3 CH3 CH3 OH S O F F F F F OH H H H H CH3 OH OH H H H estradiol toremifen ● 1. generace SERM Fareston ® tbl. fulvestrant ● váže se kompetitivně na estrogenní receptory bb. nádoru prsudeformace estrogenních receptorů   vazba estradiolu ● působí na bb. rezistentní na tamoxifen Faslodex ® inj., Fulvestrant Sandoz ® inj. 4.2 Antiandrogeny NHCH3 CH3 O N + O O - F F F CH3 O N O NH F F F N + O O - CH3 flutamid APO-Flutamide ® tbl. ● paliativní léčba pokročilých stadií nádoru prostaty ● kombinován s agonistou gonadorelinu (leuprorelin) nebo chir. kastrací nilutamid Nilutamide ® (reg. v USA) ● metastazující nádor prostaty v kombinaci s chirurg. kastrací 4.2 Antiandrogeny CH3 S O O F O NH F F F N OH F F F NN N O S CH3 CH3 F O NH CH3 bikalutamid Bicaluplex ® tbl., Bicalutagen ® tbl. ● pokročilý nádor prostaty – samostatně nebo kombinován s prostatektomií nebo radioterapií ● (S)-enantiomer se vylučuje rychleji než (R) ● čistý a silný antagonista androgenních receptorů enzulatamid Xtandi ® cps. (reg. v USA) ● inhibuje vazbu androgenů na androgenní receptory a nukleární translokaci androgenního receptoru a jeho interakci s DNA ● metastazující nádor prostaty rezistentní ke kastraci 4.2 Selektivní modulátory androgenních receptorů (SARM) ● látky prozatím v preklinickém zkoušení NH O N + O - O F F F O CH3 OH NH O CH3 andarin syn. S-4; GTX-007 Inhibitory aromatasy Aromatasa (EC 1.14.14.1) = cytochrom P450 aromatasa (CYP19a1 nebo P450arom) ● konvertuje androgeny v estrogeny ● poslední krok syntézy steroidů z cholesterolu ● tvorba estronu z androstendionu je hlavním zdrojem estrogenů u žen v postmenopauze Cholesterol Pregnenolone 17a-hydroxypregnenolone Dehydroepiandrosterone Progesterone 17a-hydroxyprogesterone Androstenedione Testosterone HO HO HO O OH OH OH Other metabolites Aromatase Aromatase ESTRONE (E1) 17b-ESTRADIOL (E2) ESTRIOL 16a-hydroxylase 17b-HSD-1 17b-HSD-1 P450c17 P450c17 ● inhibitory aromatasy využitelné v terapii hormonálně závislého karcinomu prsu 1. generace aminoglutethimid ● blokuje hydroxylaci cholesterolu na C20 (přeměnu na pregnenolon) ● inhibuje aromatasu (významně ale jen, když v ovariích už neprobíhá) ● indukuje jaterní enzymy odbourávající steroidy ● blokuje též syntézu gluko- i mineralokortikoidů a androgenů; mnoho NÚ ● dnes v léčbě nádorů obsolentní; občas u Cushingova syndromu N H O O CH3 NH2 CH3 O OCH3 OH H H H formestan ● účinnější, menší NÚ (není trankvilizace, kožní vyrážky) ● nutnost parenterálního podání (i.m.) 2. generace N N N N N N N N CH3 Cl N N N HCH3 O CH2 O CH3 H H H letrozol Aletro ® tbl., Dracenax ® tbl. vorozol 3. generace exemestan Astexana ® tbl., Escepran ® tbl. ... ● specifické, inhibují jen aromatasu ● léčba karcinomu prsu včetně metastáz v kombinacích u postmenopauzálních žen ● NÚ hlavně na kosti: osteopenie, osteoporóza, fraktury 6.1 Alkaloidy rodu Vinca ● inhibitory mitózy ● blokují polymeraci tubulinu N N OHR O CH3 OH O O CH3 O CH3 N H O O CH3 N OH CH3 H H R = -COH vinkristin Vincristini sulfas ČL R = -CH3 vinblastin Vinblastini sulfas ČL ● izolovány z Vinca rosea N N OHCH3 O CH3 O O CH3 O CH3 O CH3 N H O O CH3 N CH3 H H vinorelbin Vinorelbini ditartras ČL ● semisyntetický ● nižší neurotoxicita 6.2 Taxany 12 11 13 15 14 1 2 6 5 7 4 8 3 10 9 CH3 16 CH3 17 CH3 18 CH3 19 CH3 20 H H H ● základní skelet: tricyklický diterpen taxan 6.2 Taxany HH CH3 H O HH NH O OH O H H OH H O CH3 O O CH3 O CH3 CH3 OH O O O CH3 O H O H H NH O CH3 CH3 CH3 O OH O OH CH3 CH3 H O O H O H H CH3 O H OH OH O O CH3 CH3 paklitaxel Paclitaxelum ČL ● izolován z kůry Taxus brevifolia ● výroba izolací, biotechnologicky (fermentačně) nebo semisynteticky docetaxel ● polosyntetický derivát ● MÚ: iniciují polymeraci tubulinu do mikrotubulů a stabilizují mikrotubuly v jejich polymerní formě i za podmínek, při nichž by měly depolymerizovat čímž mimikují účinek protoonkogenních proteinů C-MOS 6.3 Epothilony HO H H H H O H N S CH3 CH3 O OH CH3 CH3 O CH3 OH CH3 R R = -H epothilon A R = -CH3 epothilon B, syn. patupilon ● izolovány z myxobakterie Sorangium cellulosum poč. 90. let v Německu (Reichenbach); biol. akt. látky byly zjištěny v živných půdách už r. 1987 ● r. 1995 zjištěno, že inhibují depolymeraci mikrotubulů v přítomnosti Ca2+ podobně jako paklitaxel, na rozdíl od něho inhibují růst buněk vysoce exprimujících Pglykoproteinovou efluxní pumpu ● in vitro způsobují polymeraci tubulů v nepřítomnosti proteinů s nimi asociovaných nebo GTP; v nižších koncentracích patrně rovněž navozují apoptosu ● antiangiogenní efekt ● vážou se na stejné vazebné místo na -tubulinu jako taxany ● s taxany společný „polární kontakt“ (H-můstek) na C-7, u epothilonů se ale ještě váže postranní řetězec s thiazolem na jiné místo -tubulinu, na vazbě se podílí i 16 členný laktonový kruh; dále H-vazby -OH a -C=O skupin na několik AK zbytků ● Epothilony HO H H H H NH H N S CH3 CH3 O OH CH3 CH3 O CH3 OH CH3 CH3 HO H H H H O H N S CH3 O OH CH3 CH3O OH CH3 CH3 CH2 ixabepilon BMS-247550 Ixempra® ● 2,5x účinnější na některých b. kulturách, ale 108 – 529x účinnější proti b. liniím exprimujícím P-glykoprotein sagopilon ZK-EPO ● vysoce účinný v b. liniích exprimujících P-glykoprotein Epothilony HO H H H H O H N S CH3 O OH CH3 CH3 O CH3 OH CH3 CH3 NH2 H H H H H O H N S CH3 CH3 O OH CH3 CH3 O CH3 OH CH3 CH3 HOHHHHOHNSCH3OOHCH3CH3OCH3OHCH3CH3NH2HHHHHOHNSCH3CH3OOHCH3CH3OCH3OHCH3CH3 BMS-310705 epothilon D KOS-862 ● účinný na b. linie citlivé i rezistentní k taxanům Epothilony H H H H H O H N S CH3 CH3 O OH CH3 CH3 O CH3 OH CH3 CH3 KOS -1584 7. Inhibitory topoisomerasy I ● topoisomerasa I: enzym účastnící se replikace, uvolňuje torzní napětí molekuly DNA před místem větvení ● tekany selektivně inhibují topoisomerasu I stabilizací kovalentního komplexu mezi enzymem a rozštěpeným vláknem DNA, který je normálně mezistupněm katalytického procesu ● inhibice vede ke vzniku jednovláknových zlomů DNA 15 16 N 4 5 6 2 3 14 N 1 13 1211 10 9 8 7 O 17 O 21 20 19 CH3 18 OH OB C D E A kamptotecin ● alkaloid izolovaný ze dřeva čínského stromu Camptotheca acuminata 7. Inhibitory topoisomerasy I O CH3OH N O O O N N N CH3 O N N O O O OH CH3OH CH3 irinotekan Campto ® ● proléčivo ● pokročilý kolorektální karcinom ● kombinace (5-fluorouracil, bevacizumab, kapecitabin...) 7-ethyl-10-hydroxykamptotecin SN-38, NK012 ● mnohonásobně účinnější aktivní metabolit ● klinické studie 2. - 3. fáze na nádory rekta, prsu, plic ● nejsou rozeznávány P-glykoproteinem, účinné i proti buněčným liniím rezistentním na doxorubicin a vinblastin 7. Inhibitory topoisomerasy I ON O N N CH3 CH3 OH CH3OH O N O O NNCH3 N O O OH CH3 O topotekan Hycamtin ® inf plv sol, Topotecan ® firma inf plv sol ● metastazující karcinom vaječníků, relaps malobuněčného plicního karcinomu; karcinom děložního hrdla v kombinaci s cisplatinou lurtotekan syn. GI 147211 ● sončil ve 2. fázi klinického zkoušení na nádory hlavy a krku, vaječníků, peritoneální dutiny … ● i.v. podání v lipozomovém „obalu“ : „lipozomace“  1000x plazmatickou koncentraci a 5x T1/2 8. Antineoplastická antibiotika Anthracykliny O OO CH3 OH OH R O OH H O O CH3 NH2 OH R = H daunorubicin Daunorubicini hydrochloridum ČL R = OH doxorubicin Doxorubicini hydrochloridum ČL Doxorubicinini hydrochloridum ČL ● Streptomyces coeruleorubidus nebo peucetius Adriblastina ®, Myocet ® ● karcinom prsu, lymfomy, leukémie aj. ● MÚ: interkalace mezi nukleotidové páry  inhibice replikace, fungování DNA a RNA polymeras; též interakce s topoisomerasou II za vzniku štěpitelných forem DNA Bleomycin směs glykopeptidů ze Streptomyces verticillus MÚ: průnik do jednořetězcové a dvouřetězcové DNA, výsledkem jsou ruptury řetězců DNA, což vede k inhibici buněčného dělení, růstu a syntézy DNA; též interakce s RNA a proteosyntézou: bb. ve fázích G2 a M nejcitlivější Bleomycini sulfas ČL (. n H2 SO4 ) Bleomycin Teva ® plv inj sol S O O O OH O OO OH NH2 OH OH O O OH OH OH O N N N N N H N H S NH N S N H NH O O O O O O O NH2 N H NH2 NH2 NH2 OH CH3 CH3 OH CH3 CH3 R S + N H CH3 CH3 NH2 N H N H NH R = bleomycin A2 R = bleomycin B2 9. Inhibitory angiogeneze ● vznik cév je klíčový pro progresi a metastazování solidních nádorů ● v normálních tkáních dospělého organismu se angiogeneze téměř nevyskytuje Deriváty a analoga ftalimidu N O O N H O O N O N H O O NH2 thalidomid Thalidomide Celgene ® cps. ● původně hypnotikum (Contergan ® ), staženo pro teratogenitu S-enantiomeru, enantiomery však v organismu rychle racemizují ● induktor apoptózy ● mnohočetný myelom lenalidomid Revlimid ® cps. ● antineoplastické, antiangiogenní, erytropoetické a imunomodulační účinky ● inhibuje proliferaci některých hematopoetických nádorových buněk (včetně plazmatických nádorových buněk MM a buněk s delecemi na chromozomu 5) ● zvyšuje imunitu zprostředkovanou T buňkami a přirozenými zabíječi ● zvyšuje počet NKT buněk, inhibuje angiogenezi blokováním migrace a adheze ● endotelových buněk a vytváření vlásečnic ● léčba mnohočetného myelomu (+ melfalan), myelodysplazií, leukémií Inhibitory angiogeneze NH2 O N O O N H O pomalidomid Imnovid ® cps. ● „podléhá dalšímu sledování“ = „podmíněná“ registrace ● relabující a refrakterní mnohočetný myelom (+ dexamethason) ● tumoricidní účinek na myelomy, imunomodulační účinky ● pomalidomid zvyšuje imunitu zprostředkovanou T buňkami a NK buňkami a inhibuje tvorbu prozánětlivých cytokinů (TNF- a IL-6) monocyty ● inhibuje angiogenezi blokováním migrace a adheze endotelových buněk Inhibitory angiogeneze N H O CH3 CH3 OH O OH NH2 (2S)-2-{[(2S,3R)-3-amino-4-fenyl-2-hydroxybutanoyl]amino}-4-methylpentanová kyselina bestatin ubenimex ● inhibuje tvorbu kapilár formací endotelových buněk ● MÚ souvisí s inhibicí aminopeptidasy N, ta je aktivována signály angiogeneze a je nezbytná pro tvorbu kapilár ● III. fáze klinického zkoušení potvrdila účinnost proti remisi nádoru plic po jeho odoperování 10. Inhibitory proteazomu Proteazom 26S je rozsáhlý proteinový komplex, který odbourává proteiny označené ubikvitinem. Ubikvitin-proteazomová cesta hraje nepostradatelnou úlohu v řízení odbourávání specifických proteinů a tím udržení homeostázy uvnitř buněk. Inhibice proteazomu 26S zabraňuje této cílené proteolýze a ovlivňuje mnoho signalizačních kaskád v buňce, což nakonec vede k apoptóze nádorové buňky. CH3 CH3 NH O NH O N N B OH OH HH OH F AQ T PH D NH2 T K I K I H E E D R Q I G DV F G I Q T E G YL L L ID A L M S I R Q Q V K G NH L SPH R T K RV T E PHKK Q E S V E L K G L L T L D T NH G I ubiquitin bortezomib Bortega ®, Velcade ®, Zegomib ® plv. inj. sol. ● inhibuje NF-B ● v přípravcích jako ester boronové kys. s manitolem ● mnohočetný myelom