BUDAPESTI MŐSZAKI ÉS GAZDASÁGTUDOMÁNYI EGYETEM VEGYÉSZMÉRNÖKI ÉS BIOMÉRNÖKI KAR
FÁJDALOMCSILLAPÍTÓ HATÁSÚ NR2B ALTÍPUSSZELEKTÍV NMDA ANTAGONISTÁK KUTATÁSA
Tézisfüzet
Szerzı: Borza István Témavezetı: Dr. Domány György Konzulens: Dr. Keglevich György
BME Vegyészmérnöki Kar, Szerves Kémia és Technológia Tanszék Richter Gedeon Nyrt. Szintetikus Kutató Laboratórium I 2010
1. Bevezetés Doktori munkámban a Richter Gedeon Vegyészeti Gyárban folytatott NR2B szelektív NMDA antagonisták körében végzett kutatás gyógyszerkémiai vonatkozásait mutatom be. Terápiás célunk egy orálisan adható fájdalomcsillapító volt, krónikus és neurogén fájdalmak enyhítésére. A hagyományos analgetikumokra ezek a fájdalomformák alig reagálnak, ezért szükség van új, hatékony gyógyszerekre. A szakirodalom alapján már 1987-ben felvetıdött az NMDA antagonisták lehetséges szerepe a neuropátiás fájdalom enyhítésében. Kutatómunkánk indulásakor már állatkísérletes eredmények igazolták, hogy az NMDA receptor antagonisták hatékonyan csillapítják mind a neurogén, mind a gyulladásos fájdalmat. Az NMDA antagonista hatás mellett egyéb receptoriális aktivitással is rendelkezı, forgalomban lévı gyógyszerekkel (pl. ketamin, dextrometorfán, memantin) szerzett klinikai tapasztalatok is megerısítik használhatóságukat a fájdalomcsillapításban. Hatékony terápiás használatukat azonban tipikus mellékhatásaik (pszichotomimetikus, szedatív, memóriarontó) gátolták. Jelentıs elırelépést jelentett az NR2B alegység altípusra szelektív antagonisták megjelenése, melyek
mentesek
ezektıl
a
mellékhatásoktól.
Elsıként
egy
forgalomban
lévı
vérnyomáscsökkentıt, az ifenprodilt azonosítottak NR2B szelektív NMDA antagonista hatású vegyületként. Az ifenprodil és analogonjai azonban vegyes profilú anyagok, az NR2B receptorok mellett elsısorban az α1 receptorokhoz mutatnak affinitást. Mivel alkalmazásukat olyan mellékhatások korlátozták, melyek nem függnek össze az NR2B hatásmechanizmussal, így okkal remélhettük, hogy egy tiszta profilú, szelektív vegyület mellékhatásmentesen csillapíthatja
a
neuropátiás
fájdalmat.
A
kielégítetlen
gyógyászati
igényt
és
a
hatásmechanizmus újdonságát mérlegelve Társaságunk 1999-ben NR2B szelektív NMDA antagonista hatásmechanizmuson alapuló, új fájdalomcsillapító kutatási projekt elindítása mellett döntött. Ennek érdekében ifenprodil típusú, NR2B szelektív antagonista hatású molekulák elıállítását és tesztelését határoztuk el. Feltételeztük, hogy az egyéb receptoriális hatások döntı részéért az ifenprodil analógokban lévı bázikus nitrogén a felelıs. Kémiai munkánkat erre a felismerésre alapozva, sokáig egyedül a versenytársak közül, savamid típusú vegyületeket állítottunk elı. Mivel abban az idıben a receptor szerkezete nem volt teljesen felderítve és egy nagy áteresztıképességő biológiai szőrésnek sem volt meg a feltétele, kémiai munkánkat a versenytársak ismert anyagainak a szerkezetére alapoztuk. Egy, az irodalomból ismert közepes hatású molekulából kiindulva, több, számos szerkezeti módosításra lehetıséget adó, hatásos vegyületcsaládot azonosítottunk és optimalizáltunk.
1
2. Irodalmi háttér Az NR2B szelektív NMDA receptor antagonisták két fı csoportba sorolhatók: ifenprodil típusú és nem ifenprodil típusú molekulákra. Az ezen a területen megindult kutatásokban leggyakrabban az elsıként azonosított NR2B altípus szelektív NMDA anatagonista hatású molekulát, az ifenprodilt választották kiindulópontként, aminek eredményeként számos hatásos, hozzá hasonló farmakofórral rendelkezı molekulát és vegyületcsaládot fedeztek fel. OH N CH3
HO
ifenprodil
Az ifenprodil vegyes profilú anyag, elsısorban az α-1 adrenoceptorok mőködését gátolja, ezért az ifenprodilból kiinduló kutatások alapvetı törekvése az NMDA antagonista hatás erısítése mellett az α-1 receptorokhoz való affinitás csökkentése volt. Elıször a két aszimmetriacentrumot tartalmazó ifenprodil sztereoizomer formáinak eltérı aktivitását vizsgálták a Pfizer kutatói.46 Azt találták, hogy legnagyobb NMDA antagonista hatása (CC) a (-)-treo-ifenprodilnak van, amely az α-1 receptorokhoz képest kb. ötvenszeres szelektivitással rendelkezik (CC-IC50: 13,3 nM; α-1-IC50: 629 nM). Ezután szerkezet-hatás összefüggések (SAR) felderítése céljából ifenprodil-származékokat állítottak elı: OH
OH N
N
CH3
Az
eredményekbıl
CH3
HO
1 CC-IC50: 3700 nM α-1-IC50: 3400 nM
N HO
2 CC-IC50: >10000 nM α-1-IC50: >10000 nM
megállapítható,
hogy
a
baloldali
CH3
3 CC-IC50: 153 nM α-1-IC50: 130 nM
benzolgyőrőn
lévı
fenolos
hidroxilcsoport (1) és a piperidingyőrő 4-es helyzetében lévı benzilcsoport (2) jelenléte esszenciális mindkét hatás szempontjából, míg a benzil-helyzető hidroxilcsoport jelenléte (3) nem szükséges egyik hatáshoz sem. Felfedezték továbbá, hogy a piperidin 4-es helyzetében lévı hidroxilcsoport az α-1 adrenoceptor affinitást megszünteti, az NMDA aktivitást azonban nem befolyásolja (4).49 A piperidingyőrő négyes helyzete és a jobboldali benzolgyőrő közötti alkil lánc hosszának változtatásával optimális hatás-szelektivitás eredményeket az 5-ös vegyület esetében értek el. 46 49
Chenard, B. L.at al. 1991, 34, 3085-3090. Chenard, B. L. at al. J. Med. Chem. 1995, 38, 3138-3145.
2
OH
OH
OH
OH
N HO
N
CH3
CH3
HO
4 CC-IC50: 58 nM α-1-IC50: >10000 nM
5 CC-IC50: 10,2 nM α-1-IC50: 5700 nM
Ennek két sztereoizomerje közül jobb szelektivitása alapján (CC-IC50: 11 nM, α-1-IC50: 19520 nM) a balra forgató sztereoizomert CP-101,606 (traxoprodil) néven, mint centrális és perifériás neuropátiás fájdalom csillapítására alkalmas anyagot klinikai vizsgálatok céljából kiválasztották.50 A kutatások elsı fázisában a Pfizer és mások munkájának eredményeként a következıképpen összegezhetık az ifenprodil típusú NMDA antagonisták farmakofór jellemzıi: két benzolgyőrőt egy meghatározott hosszúságú lánc köt össze, amely tartalmaz egy bázikus nitrogént, ami leggyakrabban egy piperidin része. Az egyik benzolgyőrőn egy hidroxilcsoport jelenléte szükséges. A Merck KGaA kiemelt vegyületének (8, EMD 95885) fontos szerepe volt az ifenprodil farmakofor fejlıdésében. Megmutatta, hogy nem szükséges királis szénatom jelenléte az összekötı láncban (ifenprodil kötıdési teszt IC50: 3,9 nM, α-1-IC50: 332 nM ).38, 52 H N O
N
O
F
O
8
Ráadásul az eddig alkalmazott fenolos hidroxilcsoportot sikerült helyettesíteni a metabolikusan stabilabb, hasonlóan hidrogénkötés donor tulajdonságú NH-csoportot tartalmazó benzoxazolinon győrővel. Ez a vegyület olyan 1-szubsztituált benzil-piperidin NR2B altípusszelektív NMDA antagonisták prototípusává vált, ahol egy hidrogénkötés donorcsoportot tartalmazó benzolgyőrő három atom hosszúságú láncon keresztül kapcsolódik a piperidin nitrogénjéhez . Az F. Hoffmann-La Roche Ltd. egyik elsı vezérmolekulája, az ifenprodil homológ 9 (Ro 25-6981), az ifenprodilhoz hasonlóan szignifikáns α-1 adrenoceptor antagonista hatással rendelkezik.53, 56 50
Sang, C. N. at al. Program No 814.9 Society for Neuroscience: Washington, DC, 2003. Online. Borza, I.; Domány, Gy. Curr. Top. In Med. Chem. 2006, 6, 687-695. 52 Leibrock, J. at al. Pharmazie 1997, 52, 479-480. 53 Fischer, G.et al. J. Pharmacol. Exp. Ther. 1997, 283, 1285-1292. 38
3
HO
CH3
OH
HO
N
OH N
OH
9 NR2B-IC50: 5,6 nM α-1-IC50: 0,18µM
CH3
11 NR2B-IC50: 4,9 nM α-1-IC50: 7,3 µM
Az α-1 adrenoceptorhoz való affinitást elsısorban egy hidroxilcsoportnak a piperidin 4-es helyzetébe való beépítésével (11) sikerült jelentısen lecsökkenteni.54 University of Oregon, a CoCensys Inc. és a Parke-Davis Pharm. Res. együttmőködı kutatói ifenprodil szerkezetének fokozatos egyszerősítésével bebizonyították, hogy a piperidingyőrő hidroxiszubsztitúciója és az alkil lánc szubsztitúciója nem feltétele sem a receptorhoz való kötıdés mértékének, sem a szelektivitásnak.62 A piperidingyőrő felnyitása sem csökkentette jelentıs mértékben a hatást. Legaktívabbnak az általuk elıállított legegyszerőbb szerkezető molekula adódott (18). A molekulát szabadalmi bejelentésben nem védték, méréseink szerint a 18 bisz-arilalkil származék az α-1 és az 5HT2A receptorokon is hat. Ez megerısíti azt az általános felfogást, miszerint egy merevebb, kevesebb konformerrel rendelkezı struktúra specifikusabban viselkedik biológiai rendszerekben, így a 4-benzilpiperidinek a továbbiakban is kedvenc építıelemek maradtak. H N OH
18 IC50: 8 nM
A CoCensys Inc. és a Warner-Lambert eggyüttmőködésében elıállított 28-as számú vegyületben (CI-1041, bezonprodil) a 8-as számú rokonvegyülethez hasonlóan a benzoxazolon játsza a fenol szerepét.68 H N O O
S
N
H N
N
O
F
N H
O
28 NR2B-IC50: 6,6 nM
32 NR2B-IC50: 5,3 nM
56
Greengrass P.et al. Eur. J. Pharmacol. 1979, 55, 323-326. Mutel, V.et al. J. Neurochem. 1998, 70, 2147-2155. 62 Tamiz, A. P.et al. J. Med. Chem. 1998, 41, 3499-3506. 68 Wright, J. L. et al. WO 2000/000197-A1.
54
4
Kísérleteket végeztek a piperidin és a baloldali benzolgyőrő közötti lánc acetiléncsoporttal történı merevítésével. A heterobiciklusos származékok közül a benzimidazolinon (32) volt a legaktívabb.70 Az University of Oregon, CoCensys és a Parke-Davis közös kutatócsoportja azt a további értékes megfigyelést tette, hogy a bázikus nitrogén jelenléte nem feltétele az NMDA receptor antagonizmusnak. 35-ös N-(2-feniletil)-fahéjsavamid vegyületük potens és NR2B szelektív antagonistának bizonyult.72 A vegyületcsalád optimalizációja során még aktívabb analógokat is találtak, például a 37 vegyületet.73 Cl
O
H N
N O
HO
HO
35 NR2B-IC50: 170 nM
37 NR2B-IC50: 120 nM
A 37-es vegyület az ifenprodil fejlıdésének új szintjét képviseli. Benzil-piperidin három atom hosszúságú láncon keresztül kapcsolódik egy fenol négyes helyzetéhez olymódon, hogy a molekulában lévı nitrogén nem bázikus. A jelentısége ennek a fejleménynek abból a megfigyelésbıl ered, hogy a bázikus nitrogént tartalmazó természetes ligandumok (pl. adrenalin, dopamin, szerotonin stb.) receptorai a bázikus nitrogént tartalmazó vegyületeket részesítik elınyben. A bázikus nitrogén jelenléte sok esetben elıfeltétele a jó affinitásnak ezekhez a mellékhatásokért felelıs receptorokhoz, vagyis a farmakofór modelljük tartalmazza a bázikus nitrogént. Ebbıl az következik, hogy ha egy NR2B aktív vegyületcsalád nem tartalmaz bázikus nitrogént, nagy valószínőséggel kevesebb mellékhatással fog rendelkezni, mint a bázikus nitrogént tartalmazók. A Merck Research Laboratories kutatói szintén állítottak elı ifenprodil farmakofórral rendelkezı molekulákat. Vegyülettáruk tesztelése során kiszőrt benzimidazolszármazékot optimalizálták. Legaktívabbak és legszelektívebbek a 40 és 41-es vegyületek voltak.75 F HO
CH3
N N H
S
O
N
H N
N
O
O N H
41 NR2B kötıdés Ki: 0,68 nM; Ca2+-IC50: 0,72 nM
40
NR2B kötıdés Ki: 0,85 nM; Ca2+-IC50: 9,7 nM
70
Wright, J. L.et al. J. Med. Chem. 2000, 43, 3408-3419. Tamiz, A. P.et al. Bioorg. Med. Chem. Letters 1998, 8, 199-200. 73 Tamiz, A. P.etal. J. Med. Chem. 1999, 42, 3412-3420. 75 McCauley, J. A.et al. U.S. Patent 6,316,474 B1.
72
5
Azt a jelenséget, miszerint a bázikus nitrogén nem feltétele az altípusszelektív NMDA receptor antagonisták hatásosságának a Merck & Co. Inc. is vizsgálta. A egyik szabadalmi bejelentésükben 42 és 43 jellemzı példákkal N-benziloxikarbonil-piperidin-származékokat védenek.76 O
O HO
N
H N
H N
O
O
N
H N
O
O
O
42 NR2B-IC50: 4,8 nM (saját mérés)
43 NR2B-IC50 : 6,0 nM(saját mérés)
Az elmúlt években több, az ifenprodil farmakofór modellbe nem illeszkedı molekulatípust is azonosítottak. Ezek körében nehéz egy közös farmakofór modellt felállítani, ennek ellenére több hasonló szerkezeti elem is felfedezhetı. Nem tartalmaznak hidrogénkötés donorcsoportot, és a legtöbb esetben hiányzik belılük az ifenprodil típusú NR2B szelektív NMDA antagonistákra jellemzı bázikus nitrogén. Meglehetısen kompakt molekulák, általában két terminális arilcsoportot tartalmaznak, melyeket egy sokszor győrőbe zárt, merev, rövid lánc köt össze. A legszembetőnıbb közös szerkezeti elem az amidincsoport. A Merck Sharp & Dohme kutatói egy vegyülettár tesztelése során E-N1-(benzil)fahéjsavamidineket, mint NR2B szelektív NMDA antagonista hatású vegyületeket azonosítottak. A vegyületcsalád optimalizációja
során
legaktívabbnak
a
2-metoxi-benzil-származék
(46)
adódott.78
Gyógyszerszerőbb, továbbfejlesztett változata a 48 benzil-benzamidin származék.79 NH
NH
O
O
N H
N H
CF3O
46 NR2B kötıdés Ki : 0,7 nM
48 NR2B kötıdés Ki: 5,7 nM
A Hoffmann La Roche is jelentkezett egy az amidin szerkezeti elemet rejtetten tartalmazó molekulacsaláddal. 52 triazolszármazékuk a [3H]-Ro 25-6981 kötıdési tesztben kiváló affinitást mutatott.80 A triazol összekötı elem különbözı heterociklusokkal, pl. piridazinnal (53) vagy imidazollal (54) való helyettesítése is aktív molekulákat eredményez.81, 82
76
Liverton, N. J. et al. WO 2002080928-A1. Curtis, N. R.et al. Bioorg. Med. Chem. Letters 2003, 13, 693-696. 79 Curtis, N. R.et al. Bioorg. Med. Chem. Letters 2003, 13, 697-700. 80 US6265426 (2001). 81 WO03097637 (2003). 82 US6683097 (2004). 78
6
H N N
CH3
N H3C
N
NH2
O
H2N N
N
CH3
CH3
Cl
52 NR2B kötıdés IC50 : 8,3 nM
N
N
N
N
N
Cl
53 NR2B kötıdés IC50 : 7 nM
54 NR2B kötıdés IC50 : 1 nM
A Roche kutatói egy [3H]-Ro 25-6981 kötıdési teszten alapuló HTS vizsgálat során NR2B aktív imidazolin és 4-aminokinolin származékokat azonosítottak.83,
84
E vegyületcsaládok
optimalizált képviselıi az 56 és 58 származékok. HN OH HN
O
N
N
N
N
56 NR2B kötıdés Ki: 7,5 nM
58 NR2B kötıdés Ki: 3,5 nM
Optimalizálásakor az egyik kritikus paraméternek a molekulák pKa értéke adódott. Megfigyeléseik alapján fontos, hogy a vegyület fiziológiai pH-n protonálódjon, ugyanakkor a túlzott bázicitás sem elınyös. A Merck kutatói korábbi 48 benzamidin származékuk szerkezetének kétféleképpen történı merevítésével 4,5-dihidro-1H-imidazol (62) és izoindolin-1-imin (63) származékokat állítottak elı.89 CH3O
NH
N Cl
OCH3
N H
N H
62 NR2B kötıdés Ki: 75 nM
OCH3
N CF3O
CF3O
CF3O
NH
48 NR2B kötıdés Ki: 5,7 nM
83
Alanine, A. et al. Bioorg. Med. Chem. Letters. 2003, 13, 3155-3159. Pinard, E.et al. Bioorg. Med. Chem. Letters. 2002, 12, 2615-2619. 89 Nguyen, K. T. et al. Bioorg. Med. Chem. Letters 2007, 17, 3997-4000. 84
7
63 NR2B kötıdés Ki: 3,6 nM
3. Kísérleti módszerek A szintetikus munka során a hagyományos preparatív szerves kémiai módszer mellett modern félmikro preparatív technikákat, kombinatorikus kémiát és paralell reakciókat alkalmaztunk. A reakciók követésére, az anyagok tisztaságának ellenırzésére vékonyrétegkromatográfiát, HPLC-t HPLC-MS-t használtunk. Az elıállított anyagok tisztítását kristályosítás, oszlopkromatográfia és preparatív HPLC segítségével valósítottuk meg. A szintetizált anyagok szerkezetigazolására modern spektroszkópiai és spektrometriai módszereket (1H-, 13C-NMR, kétdimenziós NMR, IR, MS, HRMS) alkalmaztunk. A kombinatorikus kémiai módszerrel és paralell reakciókban elıállított nyerstermékek oszlopkromatográfiás tisztítását követıen a termékek azonosságát, valamint tisztaságát HPLC-MS módszerrel határoztuk meg, és k' értékkel (tisztaság-kapacitás faktor) jellemeztük. A k' faktorokat a következı képlet szerint határoztuk meg:
k' = (tR - t0) / t0
ahol k’= kapacitás faktor, tR = retenciós idı és t0 = az eluens retenciós ideje. A hatásos vegyületeket újraszintetizáltuk, szerkezetüket igazoltuk (IR,1-H NMR, HRMS). 4. Eredmények Felismerve a bázikus nitrogént nem tartalmazó molekulák vélhetı elınyeit, egy bázikus nitrogént nem tartalmazó molekulából, az egyik versenytárs, a CoCensys, abban az idıben legújabb eredményébıl, a 35-ös számú fahéjsavamidjából indultam ki. A 35 fahéjsavamid amin komponensének elınyös cseréjével egy aktívabb származékhoz jutottam (69). OH
O
OH
O
N H
N H
Cl
Cl
35 (Co 101526) NR2B-IC50 : 319 nM (irodalmi: 170 nM)
OH
69 NR2B-IC50 : 130 nM
Ezt követıen az University of Oregon, a CoCensys és a Parke Davis közös kutatócsoportjának a fahéjsavamidok kutatásában elért további eredményeit (65, 37) felhasználva feltérképeztem milyen, az ifenprodil analógok körében közkedvelt piperidinektıl eltérı szekunder aminnal képezett fahéjsavamid mutat még kellı hatékonyságot. Válogatott szekunder aminokat kombinatorikus kémiai módszert alkalmazva több, a fenolos hidroxilcsoporttól metabolikusan stabilabb csoporttal szubsztituált fahéjsavval acileztem.
8
Cl
O
O N
N H
HO
HO
65 NR2B-IC50 : 385 nM (irodalmi: 330 nM)
37 NR2B-IC50: 131 nM (irod. 120 nM)
Ílymódon a 37 anyavegyületnél közel ötször aktívabb, vélhetıen metabolikusan stabilabb fahéjsavszármazékot (81) sikerült elıállítanom. O O
N
O N H
81 NR2B-IC50: 28 nM
Kutatómunkámban alapvetı fordulatot a fahéjsavszerkezet merevítésére tett erıfeszítések sikere hozott. A fahéjsav α-szénatomjának és benzolgyőrőjének protondonor sajátságú NH-csoporttal való összekötésével egy hatszor hatásosabb vegyülethez, a 82 6hidroxi-indol-2-karboxamidhoz jutottam.
HO
N
N H
O
82 NR2B-IC50: 18 nM
82 vezérmolekula optimalizálásakor az A általános képleten jelzett pontokat módosítottam, és vizsgáltam a változtatások biológiai hatását. Ennek eredményeként még aktívabb származékokhoz jutottam.
5 Q
4
6 7
Y
3 W
Z
V 2 X 1
N
A
Legeredményesebb változtatás az indol 3-as helyzetében lévı CH- csoportnak nitrogénatomra történı cseréje volt (142). Az ilymódon levezethetı benzimidazol-2-karboxamidok általában tízszer aktívabbak voltak a megfelelı indol-2-karboxamidoknál.
9
N HO
N H
N O
142 NR2B-IC50: 2,2 nM
Az indol pirrolrészének képzeletbeli győrőfelnyitásával egy új hatásos szerkezethez, oxálsavdiamidhoz jutottunk (183). A projekt in vivo leghatásosabb molekulái közülük kerültek ki (185). Sikeres stratégiát dolgoztunk ki a metabolikusan instabil fenolos hidroxilcsoport helyettesítésére. A fenol molekularész lecserélése protondonor sajátságú NHcsoportot tartalmazó heterobiciklusokra az ADME tulajdonságok mellett a hatás javulását is eredményezte. HO
H N
O N H
O
O
183 NR2B-IC50: 11 nM
Az
indolgyőrő
O
O
N
N H
N
F
O
185 (RGH-896, radiprodil) NR2B-IC50: 4 nM
pirrolrészének
egy
karbonilcsoporttal
történı
képzeletbeli
győrőbıvítésével szintén aktív molekulához, a 230 kinurénsavszármazékhoz jutottam. A vegyületcsaládot az indol- és benzimidazol-2-karboxamidok körében szerzett tapasztalatok alapján rövid idın belül egy tucat származék képzésével optimalizáltam. O HO N H
N O
230 NR2B-IC50: 9,1 nM
Az oxálsavdiamidok eredményességét követıen tíz olyan háromtagú láncot (A-B-C) vizsgáltam meg, mellyel összekötve a baloldali aromásgyőrőt és a piperidin nitrogénjét, gyógyszerszerő molekulához jutunk (B). Ezek közül legaktívabbnak egy benzoil-karbamidszármazék bizonyult (274). A molekula optimalizációját szilárdfázisú kombinatorikus kémiai szintézissel oldottam meg, melynek során több in vitro aktívabb származékot sikerült azonosítani. In vivo vizsgálatok során, egér formalin tesztben mégis a 274 vegyület volt a leghatásosabb, amely ráadásul az NR2B szelektív NMDA antagonistákra általában jellemzı lokomotoros aktivitást fokozó mellékhatástól egyedülállóan mentes. Szerény ADME
10
tulajdonságai és az egér neuropátiás fájdalommodellben mutatott hatástalansága miatt a vegyület nem került továbbfejlesztésre. HO
HO A
B
C
H N
N O
B
N O
274 NR2B-IC50: 24 nM
A korábban elıállított hatásos molekulák többsége 4-benzil-piperidin-származék volt. Ezek benzilidén-piperidin megfelelıi azon túlmenıen, hogy hasonló affinitással kötıdnek az NR2B receptorokhoz, még egy elınyös tulajdonsággal rendelkeznek. A vizsgált mellékhatásokkal kapcsolatban, különös tekintettel a lokomotoros aktivitás fokozására, jóval nagyobb a terápiás ablakuk. Ez a hatás kiváltképpen a benzimidazol- (312) és az oxálsavdiamid-származékok (321) esetében figyelhetı meg. H N
N HO
N H
O
O
N
O
N
N H
O
312 NR2B-IC50: 3,3 nM
O
321 NR2B-IC50: 21 nM
Az indol- és benzimidazol-2-karbonsavak benzilidén-piperidinekkel képezett amidjait hagyományos módon, míg az oxálsavdiamidokat oldatfázisú parallel szintézissel állítottam elı. A nem ifenprodil tipusú molekulák kutatását egy korábbi Merck közleményt követıen indítottuk el, melyben NR2B receptoron ható amidinekrıl számoltak be (46). A Merck kutatóinak
eredményeit
gyógyszerszerőbb
felhasználva,
szerkezetet,
korábbi
tapasztalatom
indol-2-karboxamidineket
alapján
terveztem.
A
új
típusú,
vegyületeket
kombinatorikus kémiai módszerrel állítottam elı. Az indol-2-karboxamidinek a projekt legoldékonyabb vegyületei. In vitro aktívak és NR2B szelektívek. Egér formalin fájdalomteszten leghatásosabb közülük a 299 származék volt. Analgetikus hatása azonban nem éri el sem a legtöbb refenciavegyület, sem a saját korábbi leghatásosabb vegyületeink hatását. NH
OCH3
N H
N H
46 (Merck) NR2B-Ki: 0,7 nM (irod. adat) NR2B-IC50: 4,2 nM (saját mérés)
CH3O H N NH2
Cl
299 NR2B-IC50: 5,4 nM
11
OCH3
5. Tézisek 1.
Felismerve a bázikus nitrogént nem tartalmazó molekulák vélhetı elınyeit egy, az
irodalomból ismert közepes hatású, ám nem bázikus nitrogént tartalmazó savamid típusú molekulából kiindulva, in vitro aktív, NR2B szelektív NMDA antagonista hatású fahéjsavamidokat állítottam elı. Feltevésünk igazolódott, az NR2B szelektív NMDA antagonisták mellékhatásaiért leginkább felelıssé tehetı α1 és 5-HT2A receptorokhoz a fahéjsavamidok nem mutatnak affinitást. 2.
Az University of Oregon, a CoCensys és a Parke Davis közös kutatócsoportjának a
fahéjsavamidok kutatásában elért eredményeit felhasználva feltérképeztem milyen, az ifenprodil analógok körében közkedvelt piperidinektıl eltérı szekunder aminnal képezett fahéjsavamid mutat még kellı hatékonyságot. A kiválasztott szekunder aminokat, kombinatorikus kémiai módszerrel több, a fenolos hidroxilcsoporttól
metabolikusan
stabilabb, de hasonlóan protondonor csoporttal szubsztituált fahéjsavval acileztem. Ílymódon a versenytársak és saját korábbi leghatásosabb vegyületeinknél is aktívabb, vélhetıen metabolikusan stabilabb fahéjsavszármazékot sikerült elıállítanom. 3. Igazoltam feltételezésünket, miszerint a fahéjsav szerkezeti rész merevítése még aktívabb molekulákat eredményez. A fahéjsav α-szénatomjának és benzolgyőrőjének protondonor sajátságú NH-csoporttal való összekötésével egy, a fahéjsavamidoktól sokkal aktívabb vegyületcsaládhoz, 6-hidroxi-indol-2-karboxamidokhoz jutottam. Több képviselıjük, in vivo is hatásos, megfelnek egy gyógyszerrel szemben támasztott farmakokinetikai és farmakodinámiai követelményeknek. A vezérmolekula optimalizálása során elıállított nagyszámú származék szerkezet-hatás összefüggéseit felhasználva igyekeztem teljeskörően felderíteni a farmakofor modellt, lehetıvé téve újabb hatásos vegyületcsaládok azonosítását, azok minél hatékonyabb optimalizálását.105, 106, 108 4.
A 6-hidroxi-indol-2-karboxamidok indolvázának benzimidazol győrőrendszerrel való
helyettesítésével elıállítanom. 5.
általánosan
egy
nagyságrenddel
aktívabb
származékokat
sikerült
105, 107, 108
A 6-hidroxi-indol-2-karboxamidokban az indol pirrolrészének képzeletbeli győrőfel-
nyitásával
egy
új
hatásos
szerkezethez,
12
oxálsavdiamidhoz
jutottunk.
Sikeres,
a
fahéjsavamidok körében már bevált stratégiát dolgoztunk ki a metabolikusan instabil fenolos hidroxilcsoport helyettesítésére. A fenol molekularész lecserélése protondonor sajátságú NHcsoportot tartalmazó heterobiciklusokra az ADME tulajdonságok mellett a hatás javulását is eredményezte.110, 111 6.
A 6-hidroxi-indol-2-karboxamidokban az indol pirrolrészének egy karbonilcsoporttal
történı
képzeletbeli
győrőbıvítésével
szintén
aktív
molekulacsaládhoz,
113, 114
kinurénsavszármazékokhoz jutottam. 7.
Az oxálsavdiamidok eredményességét követıen analitikus módon megvizsgálva és
változtatva a baloldali aromásgyőrőt és a piperidin nitrogénjét összekötı láncot, in vivo is hatásos, NR2B szelektív NMDA antagonista hatású benzoil-karbamid-származékokat azonosítottam.117, 118 8. Az NR2B szelektív NMDA antagonistákra jellemzı 4-benzil-piperidin aminkomponenst az általunk korábban elıállított hatásos származékokban 4-benzilidén-piperidinre cserélve az NR2B receptorokhoz hasonló affinitással kötıdı, de sokkal kedvezıbb mellékhatásprofillal rendelkezı
vegyületekhez
jutottam.
A
4-benzilidén-piperidinek
gyógyszerkémiai
alkalmazását az általam kidolgozott elıállítás tette lehetıvé, melynek során a kettıskötés exo helyzete stabil marad.125, 126 9. A nem ifenprodil tipusú molekulák körében végzett munkám során a Merck kutatói által azonosított E-N1-(benzil)fahéjsavamidint választva kiindulópontnak, felhasználva a korábban tapasztalt fahéjsav-indol szerkezeti elemek bioizosztériáját, gyógyszerszerőbb szerkezetet, indol-2-karboxamidineket terveztem. A vegyületeket kombinatorikus kémiai módszerrel állítottam elı.120, 121 6. Alkalmazások Az indol-2-karboxamidok, benzimidazol-2-karboxamidok, 4-benzil-piperidinekkel és 4-benzilidén-piperidinekkel képzett oxálsavdiamidok több hatásos képviselıjét vizsgáltuk a farmakológiai tesztrendszerünk 4., preklinikai lépcsıjében. Közülük a legelınyösebb tulajdonságokkal rendelkezı 148-as származék (RGH-896, radiprodil) klinikai vizsgálatok céljából kiválasztásra került.
13
7. Közlemények Munkánk eredményeirıl eddig a következı szabadalmi bejelentésekben, kémiai tárgyú cikkekben, posztereken és elıadásokban számoltunk be. Cikkek: 1./ 38. Borza, I.; Domány, Gy. NR2B Selective NMDA Antagonists: The Evolution of the Ifenprodil-Type Pharmacophore. Curr. Top. In Med. Chem. 2006, 6, 687-695. (IF: 4,40 ; I: 22) 2./ 106. Borza, I.; Kolok, S.; Gere, A.; Ágai-Csongor, É.; Ágai, B.; Tárkányi, G.; Horváth, Cs.; Barta-Szalai, G.; Bozó, É.; Kiss, Cs.; Bielik, A.; Nagy, J.; Farkas, S.; Domány, Gy. Indole-2-carboxamides as Novel NR2B Selective NMDA Receptor Antagonists. Bioorg. Med. Chem. Letters 2003, 13, 3859-3861. (IF: 2,182; I: 19) 3./ 107. Borza, I.; Kolok, S.; Gere, A.; Nagy, J.; Fodor, L.; Galgóczy, K.; Fetter, J.; Bertha, F.; Ágai, B.; Horváth, Cs.; Farkas, S.; Domány, Gy. Benzimidazole-2-carboxamides as Novel NR2B Selective NMDA Receptor Antagonists. Bioorg. Med. Chem. Lett. 2006, 16, 4638-4640. (IF: 2,538; I: 8) 4./ 108. Borza, I.; Bozó, É.; Barta-Szalai, G.; Kiss, Cs.; Tárkányi , Á.; Demeter Á.; Gáti T.; Háda, V.; Kolok, S.; Gere, A.; Fodor, L.; Nagy, J.; Galgóczy, K.; Magdó, I.; Ágai, B.; Fetter,J.; Bertha, F.; M. Keserő, Gy.; Horváth, Cs.; Farkas, S.; Greiner, I.; Domány, Gy. Selective NR1/2B N-Methyl-D-aspartate Receptor Antagonists among Indole-2-carboxamides and Benzimidazole-2-carboxamides. J. Med. Chem. 2007, 50, 901-914. (IF: 4,895; I: 5) 5./ 111. Barta-Szalai, G.; Borza, I.; Bozó, É.; Kiss, Cs.; Ágai, B.; Proszenyák, Á.; Keserő, Gy. M.; Gere, A.; Kolok, S.; Galgóczy, K.; Horváth, Cs.; Farkas, S.; Domány, Gy. Oxamides as novel NR2B selective NMDA receptor antagonists. Bioorg. Med. Chem. Letters 2004, 14, 3953-3956. (IF: 2,333; I: 19) 6./ 114. Borza, I.; Kolok, S.; Horváth, Cs.; Farkas, S.; Domány, Gy. New kynurenic acid amides as novel NR2B selective NMDA receptor antagonists. Bioorg. Med. Chem. Letters 2007, 17, 406-409. (IF: 2,604; I: 2) 7./ 118. Borza, I.; Greiner, I.; Kolok, S.; Galgóczy, K.; Ignácz-Szendrei, Gy.; Horváth, Cs.; Farkas, S.; Gáti, T.; Háda, V.; Domány, Gy. New benzoyl urea derivatives as novel NR2B selective NMDA receptor antagonists. Die Pharmazie 2006 61(9), 799800. (IF: 0,606; I: 2) 8./ 121. Borza, I.; Kolok, S.; Ignácz-Szendrei, G.; Greiner, I.; Tárkányi, G.; Galgóczy K.; Horváth, Cs.; Farkas, S.; Domány, Gy. Indole-2-carboxamidines as novel NR2B selective NMDA receptor antagonists. Bioorg. Med. Chem. Letters 2005, 15, 54395441. (IF: 2,478; I: 4) 9./
Wéber, Cs.; Bielik, A.; Demeter, Á.; Borza, I.; Ignácz-Szendrei, G.; Keserő, Gy.; Greiner, I.; Solid-phase synthesis of 6-hydroxy-2,4-diaminoquinazolines. Tetrahedron 2005, 61, 9375-9380. (IF: 2,61; I: 3) 14
Szabadalmi bejelentések: 1./ 105. Borza, I.; Bartáné Szalai, G.; Domány, Gy.; Horváth, Cs.; Farkas, S.; Nagy, J.; Kolok, S. Amide derivatives as NMDA receptor antagonists. WO 2002/34718A1. 2./ 110. Domány, Gy.; Horváth, Cs.; Farkas, S.; Barta-Szalai, G.; Nagy, J.; Kolok, S.; Bozó, É.; Borza, I.; Vágó, I.; Bielik,A.; Ignácz-Szendrei Gy.; Keserő, Gy. M. Piperidine derivatives as NMDA receptor antagonists. WO 2003010159A1. 3./ 113. Borza, I.; Horváth, Cs.; Farkas, S.; Nagy, J.; Kolok, S. Kynurenic acid amide derivatives as NR2B receptor antagonists. WO 2006010967A1. 4./ 117. Borza, I.; Bartáné Szalai, G.; Bozó, É.; Kis, Cs.; Horváth, Cs.; Farkas, S.; Nagy, J.; Kolok, S. New benzoyl urea derivatives. WO 2006010966A1. 5./ 120. Borza, I.; Horváth, Cs.; Farkas, S.; Nagy, J.; Kolok, S. Indole-2-carboxamidine derivatives as NMDA receptor antagonists. WO 2006010965A1. 6./ 125. Borza, I.; Horváth, Cs.; Farkas, S.; Gyertyán, I.; Nagy, J.; Kolok, S.; Galgóczy, K.; Sághy, K. New heterocyclic acid amide derivatives. WO 2006010969A1. 7./ 126. Borza, I.; Horváth, Cs.; Farkas, S.; Gyertyán, I.; Nagy, J.; Kolok, S.; Galgóczy, K.; Sághy, K. New 4-benzylidene-piperidine derivatives. WO 2006010964A1. 8./
Keserő, Gy. M.; Vágó, I.; Farkas, S.; Horváth, Cs.; Bielik, A.; Borza, I.; Wéber, Cs.; Kolok, S. New aryloxy acetic acid amide derivatives. WO 2006010968A1.
Elıadások: 1./
Új, NR2B-szelektív NMDA antagonista hatású indol-2-karbonsavamid és benzimidazol-2-karbonsavamid származékok Borza István, Tárkányi Gábor, Demeter Ádám, Kolok Sándor, Bartáné Szalai Gizella, Bozó Éva, Kis Csilla, Ágai Béla, Berta Ferenc, Fetter József, Domány György 2002. Balatonszemes, Heterociklusos Kémiai Munkabizottsági Őlés
2/
Új, NR2B-szelektív NMDA antagonista hatású indol-2-karbonsavamid és benzimidazol-2-karbonsavamid származékok Borza István, Tárkányi Gábor, Demeter Ádám, Kolok Sándor, Bartáné Szalai Gizella, Bozó Éva, Kis Csilla, Ágai Béla, Berta Ferenc, Fetter József, Domány György 2002. Visegrád, Gyógyszerkémiai és Gyógyszertechnológiai Szimpózium
3/
Fenol bioizosztér heterociklusok NR2B szelektív NMDA antagonisták körében Borza István, Bozó Éva,Tárkányi Gábor, Demeter Ádám, Kolok Sándor, Kis Csilla, Domány György 2003. Eger, Gyógyszerkémiai és Gyógyszertechnológiai Szimpózium
4/
Újabb eredmények a heterobiciklusok körében Borza István 2003. Budapest, Flavonoidkémiai Munkabizottsági Őlés
15
Poszterek: 1./
Indole-2-carboxamides as novel NR2B selective NMDA antagonists Borza István, Tárkányi Gábor, Demeter Ádám, Kolok Sándor, Bartáné Szalai Gizella, Bozó Éva, Kis Csilla, Ágai Béla, Berta Ferenc, Fetter József, Domány György 2002. Barcelona, XVII th. International Symposium on Medicinal Chemistry
2./
Fenol bioizosztér heterociklusok NR2B szelektív NMDA antagonisták körében Borza István, Bozó Éva,Tárkányi Gábor, Demeter Ádám, Kolok Sándor, Kis Csilla, Domány György 2003. Hajdúszoboszló, Vegyészkonferencia
3/
Benzimidazole-2-carboxamides as novel NR2B selective NMDA receptor antagonists György Domány, István Borza, Sándor Kolok, Anikó Gere, Kornél Galgóczy, Ildikó Magdó, József Fetter, Ferenc Bertha, Béla Ágai, Csilla Horváth, Sándor Farkas, György M. Keserő 2006. San Francisco, American Chemical Society 232nd National Meeting and Exposition
4/
CoMSIA Study of Oxamide and Glycineamide-type NR2B Selective NMDA Receptor Antagonists Magdó Ildikó. - Borza István. - Bartáné Szalai Gizella. - Bozó Éva. - Gere Anikó. Horváth Csilla. - Farkas Sándor. - Domány György. - Keserő György M. Austrian-German-Hungarian-Italian-Polish-Spanish Joint Meeting on Medicinal Chemistry (2005. június 20-23.) (Bécs, Ausztria)
5/
CoMSIA Study of Indole- and Benzimidazole-2-carboxamide-type NR2B Selective NMDA Receptor Antagonists Magdó Ildikó. - Borza István. - Kolok Sándor. - Gere Anikó. - Horváth Csilla. Bartáné Szalai Gizella. - Domány György. - Keserő György M. 15th European Symposium on QSAR (Euro-QSAR 2004) (2004. szeptember 5-1) (Isztanbul, Törökország)
6/
Antinociceptive Effect of NR2B Selective NMDA Receptor Antagonists in Chronic Pain Models, in Comparison with Pregabalin. 2003 Horváth Csilla. - Farkas Sándor. - Kedves Rita. - Galgóczy Kornél. - Egyed R. - Nagy József, Kolok Sándor. - Borza István. - Domány György. - Szombathelyi Zsolt 23rd European Winter Conference on Brain Research (2003. március 8-15.) (Les Arcs, Franciaország)
7/
Kynurenic Acid Amides as Novel NR2B Selective NMDA Receptor Antagonists István Borza, Sándor Kolok, Kornél Galgóczy, Csilla Horváth, Sándor Farkas, István Greiner, György Domány 11th Belgian Organic Synthesis Symposium (2008. július-13-18) (Ghent, Belgium)
Dolgozatomban a témában közölt kilenc kémiai tárgyú cikkbıl nyolcat, a benyújtott nyolc alapszabadalmi bejelentésbıl hetet idézek.
16
