Chem. Listy 108, 335–343 (2014)
Referát
ROLE ACYKLICKÝCH NUKLEOSIDFOSFONÁTŮ JAKO POTENCIÁLNÍCH ANTIMALARIK ZLATKO JANEBA a DANA HOCKOVÁ
nuty ve skupině Antonína Holého na ÚOCHB zhruba před 30 lety1. Pozorované biologické vlastnosti ANP souvisí se značnou podobností jejich struktury s přirozenými nukleotidy, kdy splňují nejenom princip isopolarity (schopnost disociace dvou vodíkových atomů) a isoelektronový princip (stejný počet volných elektronových párů), ale také mají zachovaný minimální nutný počet důležitých funkčních skupin schopných interakce s cílovým enzymem2,3. Pro vlastní protivirovou aktivitu ANP je kromě jejich stability klíčový fakt, že díky přítomnosti fosfonátu obcházejí první kritickou fosforylaci nukleosidových derivátů a také že podléhají následným fosforylacím až na aktivní metabolit difosfát fosfonátu (analog trifosfátu), který je vlastní biologicky účinnou látkou2. Během dlouholetého výzkumu byly identifikovány čtyři hlavní strukturní řady ANP, lišící se acyklickou částí molekuly. Jde o 2-(fosfonomethoxy)ethyl (PME) deriváty, 2-(fosfonomethoxy)propyl (PMP) deriváty, 3-hydroxy-2-(fosfonomethoxy)propyl (HPMP) deriváty a 3-fluor-2-(fosfonomethoxy)propyl (FPMP) deriváty. U mnoha z těchto derivátů byly prokázány značné protivirové aktivity a tři látky byly následně schváleny pro léčbu různých virových infekcí. Jedná se o cidofovir (I, obr. 1), Vistide®, schválený pro léčení cytomegalovirové retinitidy, dále o adefovir (II, obr. 1) používaný ve formě proléčiva adefovir dipivoxil (Hepsera®) pro léčení chronické hepatitidy B, a konečně o tenofovir (III, obr. 1), který jako proléčivo tenofovir disoproxil fumarát (Viread®) slouží k léčení infekcí způsobených retroviry HIV a HBV4. Tenofovir (III) se především uplatnil jako nezbytná součást kombinovaných léků, jako je Truvada®, Atripla®, Complera®
Ústav organické chemie a biochemie AV ČR, v.v.i., Flemingovo nám. 2, 166 10 Praha 6
[email protected] Došlo 7.11.13, přijato 6.1.14.
Klíčová slova: acyklické nukleosidfosfonáty, proléčiva, antivirotika, malárie, antimalarické vlastnosti, Plasmodium, HG(X)PRT, 6-oxopurinfosforibosyltransferasa, inhibitory enzymů
Obsah 1. Úvod 2. Nové syntetické metody v chemii acyklických nukleosidfosfonátů 3. Nové typy acyklických nukleosidfosfonátů s antimalarickou aktivitou 4. Závěr – potenciál nukleosidfosfonátů v léčbě malárie
1. Úvod Acyklické nukleosidfosfonáty (ANP, z angl. acyclic nucleoside phosphonates) představují skupinu metabolicky a chemicky stabilních analogů nukleotidů, které byly vyvi-
Obr. 1. Přehled významných biologicky aktivních acyklických nukleosidfosfonátů
335
Chem. Listy 108, 335–343 (2014)
Referát
obr. 1)8, s 9-[2-(fosfonoethoxy)ethyl]guaninem (PEEG, VII, obr. 2)8,9 a s 9-[2-(fosfonoethoxy)ethyl]hypoxantinem (PEEHx). Analýza těchto krystalových struktur poskytla důležité informace o způsobu vazby ANP v aktivním místě enzymu a zároveň podklady pro design a syntézu dalších generací učinných inhibitorů HG(X)PRT. Následně se ANP nesoucí 2-(fosfonoethoxy)ethyl (PEE) řetězec ukázaly být dobrými inhibitory 6-oxopurin fosforibosyltransferasy z dalšího typu původce malárie, parazita Plasmodium vivax (Pv). 6-Oxopurinfosforibosyltransferasy rozdílných organismů mají různé substrátové specificity a mohou přednostně využívat některé z purinových bází10. Tento Pv enzym využívá nukleobáze hypoxantin a guanin s podobnou katalytickou účinností jako PfHGXPRT a lidský enzym (hHGPRT), ale xantin není jeho substrátem a proto byl označen jako PvHGPRT11. 6-Oxopurinfosforibosyltransferasa je klíčový enzym tzv. záchranného mechanismu purinů, který katalyzuje reakci 6-oxopurinové báze s fosforibosylpyrofosfátem za vzniku příslušného nukleosidmonofosfátu (Schéma 1). Mezi purinovým metabolismem člověka a parazita je zá-
(Eviplera®), Stribild® a několika dalších „koktejlů“, které jsou v různých fázích klinického testování. Dalším významným ANP je např. 9-[2-(fosfonomethoxy)ethyl]guanin (IV, PMEG, obr. 1), který je ve formě svých proléčiv GS-9191 a GS-9219 studován pro své výrazné cytostatické vlastnosti4. ANP však nevykazují pouze mimořádné protivirové a cytostatické vlastnosti, ale i významné aktivity protiparazitické. Příkladem toho je objev inhibičního účinku (S)-9-[3-hydroxy-2-(fosfonomethoxy)propyl]adeninu (V, (S)-HPMPA, obr. 1) proti parazitickým prvokům rodu Trypanosoma5, způsobujícím smrtelnou spavou nemoc. (S)-HPMPA a další ANP také účinně bránily in vitro růstu protozoálního původce malárie, Plasmodium falciparum (Pf)6, a to inhibicí plasmodiálních DNA polymeras7. Později bylo prokázáno, že některé ANP nesoucí 6-oxopurinovou bázi jsou schopné selektivně inhibovat enzym purinového metabolismu prvoka P. falciparum hypoxantin-guaninxantinfosforibosyltransferasu (PfHGXPRT) a že přímo blokují růst parazita v erytrocytech in vitro8. Byly získány krystalové struktury komplexu lidského enzymu (hHGPRT) se třemi ANP inhibitory, konkrétně s (S)-HPMPG (VI,
Obr. 2. PEEG (VII) vázaný v aktivním místě lidské HGPRT a jeho struktura8,9 O HN1 6
O 5
N
4
N H
7 9
2
R
N 3
N 8
2+
Mg
+
O O P O O-
-
O
HO
O O O P O P OOH OO-
O O P O O-
N
O
HO
NH N
R
OH + PPi
Schéma 1. Reakce katalyzovaná enzymem HG(X)PRT. Přirozeně se vyskytující puriny jsou hypoxantin (R = H), guanin (R = NH2) a xantin (R = OH)
336
Chem. Listy 108, 335–343 (2014)
Referát
2. Nové syntetické metody v chemii acyklických nukleosidfosfonátů
fosfát a tetraisopropyl-methylenbisfosfonát12. Takto připravené dialkyl-haloalkylfosfonáty jsou důležitými meziprodukty v samotné syntéze základních ANP, kdy slouží k zavedení vhodně ochráněné alkylfosfonátové funkce do molekuly. Pro jednoduché zavedení ethylfosfonátové skupiny do molekul různých intermediátů se však více hodí optimalizovaná oxa-Michaelova adice primárních a sekundárních alkoholů na diethyl-vinylfosfonát (Schéma 2b)13. Mikrovlnného záření bylo také využito k cílenému rozkladu formamidů a následným aminačním reakcím na chlorpurinech. Tak při zahřívání N,N-dimethylformamidu v mikrovlnném reaktoru se uvolňuje dimethylamin, čehož bylo využito pro přípravu celé série purinových derivátů substituovaných dimethylaminoskupinou, jak lze vidět na příkladu konverze 2-amino-6-chlorpurinu (XI) na 2-amino-6-(dimethylamino)purin (XII, Schéma 3)14. Výhoda reakcí za použití mikrovlnného záření oproti klasickému zahřívání v olejové lázni obecně spočívá především ve výrazně zkrácených reakčních dobách, obvykle v řádu minut oproti hodinám. Konečným stupněm přípravy fosfonátů nukleosidů (a fosfonových kyselin obecně) je hydrolýza příslušných diesterů na odpovídající fosfonové kyseliny. Standardně používaná metoda využívá působení přebytku trimethylsilylbromidu na dialkyl-fosfonáty a následnou hydrolýzu silylovaného meziproduktu15. Aplikace trimethylsilylbromidu (a ostatních trimethylsilylhalogenidů) má však řadu zásadních nevýhod, jako jsou vysoká cena, korozivní vlastnosti, jedovatost, těkavost, tendence reagovat se vzdušnou vlhkostí, a také vznik těžko odstranitelných ne-
Pro zefektivnění syntézy ANP byly v naší skupině vyvinuty nové syntetické postupy, které poskytují ANP či jejich prekurzory ve vysokých výtěžcích a jsou často vhodné i pro jejich syntézy ve velkém měřítku. Jedná se např. o přípravu dialkyl-haloalkylfosfonátů pomocí Michaelisovy-Arbuzovovy reakce za působení mikrovlnného záření12. Příkladem může být syntéza diisopropyl-brommethylfosfonátu (X) mikrovlnně zahřívanou (150 °C, 30 min) reakcí dibrommethanu (VIII) s triisopropylfosfitem (IX) ve výtěžku 78 % (Schéma 2a), kde jako vedlejší produkty byly pozorovány také diisopropyl-fosfonát, triisopropyl-
Schéma 3. Příprava 2-amino-6-(dimethylamino)purinu (XII) z 2-amino-6-chlorpurinu (XI) a DMF za působení mikrovlnného záření14
sadní rozdíl v tom, že člověk je schopen získávat puriny jak syntézou de novo z malých molekul, tak i prostřednictvím záchranného mechanismu purinů, zatímco parazit je plně odkázán na svého hostitele a na záchranný mechanismus (angl. salvage pathway). 6-Oxopurinfosforibosyltransferasa je tedy nezbytně nutná pro zdárný růst plasmodií, a proto je právě tento enzym významným terapeutickým cílem pro vývoj a výzkum účinných antimalarik. Parazité rodu Plasmodium patří mezi nejnebezpečnější patogeny. Pět druhů plasmodií (P. falciparum, P. knowlesi, P. malariae, P. ovale a P. vivax) je schopno napadnout člověka a způsobit vážné onemocnění – malárii, které ročně podlehne více než milion lidí. Nejnebezpečnější je P. falciparum, zatímco P. vivax je nejvíce rozšířené a navíc je schopno dlouhodobě přežívat v játrech nakažených jedinců ve formě tzv. dormantních hypnozoitů. Antimalarik existuje značný počet a jsou stále nejjistějším způsobem léčby i prevence malárie. Jelikož ale dochází k poměrně rychlému šíření rezistence, a to i přes používání kombinované léčby, je potřeba vyvíjet léky nové a nejlépe s novým mechanismem účinku. Také proto naše vědecká skupina pokračovala ve výzkumu ANP jako potenciálních inhibitorů 6-oxopurinfosforibosyltransferas s cílem připravit účinnější a selektivnější inhibitory plasmodiálních enzymů. Cílem tohoto článku je shrnutí nejnovějších poznatků v oblasti ANP s potenciální antimalarickou aktivitou.
Schéma 2. a) Příprava diisopropyl-brommethylfosfonátu (X) Michaelisovou-Arbuzovovou reakcí za působení mikrovlnného záření12; b) Obecné schéma oxa-Michaelovy adice na diethyl-vinylfosfonát13
337
Chem. Listy 108, 335–343 (2014)
Referát
Schéma 4. Příprava adefoviru (II) pomocí mikrovlnné hydrolýzy diisopropyl esteru XIII16
čistot. Proto byla vyvinuta a optimalizována mikrovlnná hydrolýza dialkyl-fosfonátů pomocí levné kyseliny chlorovodíkové, kdy stačí použít pouze ekvimolární množství HCl na celkový počet přítomných esterových skupin16. Tato jednoduchá a účinná metoda poskytuje konečné volné fosfonové kyseliny ve vysokých výtěžcích a čistotě, jak je vidět na příkladu přípravy adefoviru (II) z jeho diisopropylesteru XIII (Schéma 4)16. Pokud je zároveň na purinové bázi přítomen i atom halogenu, nejčastěji chloru, dochází za podmínek reakce současně i k jeho hydrolýze. Tohoto postupu bylo výhodně použito pro přípravu ANP odvozených od guaninu, hypoxantinu, či xantinu, jak je demonstrováno na příkladu syntézy látky PMEG (IV), kdy na kompletní hydrolýzu dostačuje pouze 1 ekvivalent HCl (Schéma 5)16. Jelikož jsou však volné ANP vysoce polární molekuly, jejich schopnost pronikat do buněk je značně omezena a je potřeba je aplikovat ve formě jejich vhodných proléčiv. Při přípravě takových proléčiv se běžně vychází buď z příslušných volných fosfonových kyselin anebo z příslušných dichloridů, ale tyto metody obvykle neposkytují příliš vysoké výtěžky. Proto byla navržena a opti-
malizována nová efektivní metodika přípravy diamidů ANP, tzv. bisamidátů ANP, přímo ze snadno dostupných diesterů ANP17. Jak je vidět na syntéze bisamidátu XVI (Schéma 5), je výtěžek reakce vycházející z diisopropylesteru XV nejenom vyšší (83 % oproti 65 %), než je tomu v případě přípravy z PMEG (IV), ale navíc se eliminuje jeden reakční krok17.
3. Nové typy acyklických nukleosidfosfonátů s antimalarickou aktivitou V rámci studia vztahu mezi strukturou ANP a jejich biologickou aktivitou (tzv. SAR studie, z angl. structureactivity relationship study) byla postupně syntetizována široká paleta sérií různě modifikovaných fosfonátů, kde se sledoval vliv přítomné nukleobáze a především povahy či délky postranního řetězce na inhibiční aktivitu sloučenin vůči 6-oxopurinfosforibosyltransferase. Pro zjištění optimální délky postranního řetězce ANP a případně polohy atomu kyslíku v alifatické části molekuly byly připraveny série 9-fosfonoalkylpurinderivátů XVII (obr. 3) a 9-fosfo-
Schéma 5. Způsoby přípravy PMEG (IV)16 a jeho bisamidátu XVI17
338
Chem. Listy 108, 335–343 (2014)
Referát
(obr. 4) vykazovaly dobrou inhibiční aktivitu, ale chyběla potřebná selektivita vůči plasmodiálnímu enzymu. Nejsilnějším inhibitorem PfHGXPRT v této sérii byla látka XXI (obr. 4) s Ki = 1 M, která je 10× slabší inhibitor než původní nevětvený PEEG (Ki = 0,1 M), a která je zároveň 10× silnějším inhibitorem lidské HGPRT (Ki = 0,1 M)9. Substituce atomem fluoru má značný vliv na fyzikální, chemické a biologické vlastnosti molekul. Proto mají fluorované deriváty významné postavení v oblasti medicinální chemie a bylo připraveno množství nukleosidfosfonátů nesoucích jeden nebo více atomů fluoru20. Významnou skupinu fluorovaných ANP představují 3-fluoro-(2-fosfonomethoxy)propyl (FPMP) deriváty21,22. Racemický FPMPG byl původně dokonce uveden jako inhibitor PfHGXPRT (cit.8). Inhibiční aktivita u nově připravených (R)- a (S)-FPMPG analogů XXIIa a XXIIb (obr. 5) však nebyla potvrzena, zatímco (S)-enantiomer nesoucí hypoxantin jako nukleobázi, (S)-FPMPHx, byl slabým inhinitorem PfHGXPRT (Ki = 13 M)23. Oba odpovídající prodloužené 3-fluoro-(2-fosfonoethoxy)propyl (FPEP) deriváty XXIIIa a XXIIIb (obr. 5) se ukázaly být účinnějšími inhibitory PfHGXPRT (Ki = ~ 1 M) než FPMP analogy, ale opět inhibovaly výrazně i lidský enzym a chyběla tak vhodná selektivita23. Cílená záměna atomu kyslíku v postranním řetězci PEE analogů (např. u látky VII na obr. 2) za dusík umožnila další substituci právě na tomto dusíkovém atomu a vedla tak k novému typu větvených ANP, tzv. aza-ANP (cit.24). Data získaná z krystalové struktury komplexu lidského enzymu (hHGPRT) s některými z ANP naznačila dostatečný prostor v aktivním místě enzymu pro takové modifikace. aza-ANP nesou na první ethylenové spojce nukleobázi, na druhé ethylenové spojce fosfonátovou sku-
Obr. 3. Obecné struktury připravených 9-fosfonoalkylpurinů XVII a 9-fosfonoalkoxymethylpurinů XVIII18
noalkoxymethylpurinderivátů XVIII (obr. 3) s různou délkou řetězce mezi purinovou bází a fosfonátovou skupinou a tyto ANP byly porovnány s 9-[2-(fosfonoethoxy)ethyl] (PEE) analogy, např. PEEG VII (obr. 2)18. Výsledky studie ukázaly, že pro nejsilnější inhibici lidského enzymu je ideální délka alifatického řetězce 5 či 6 atomů, zatímco k optimální inhibici enzymu plasmodií dochází, pokud je postranní řetězec ANP tvořen 5 atomy a obsahuje atom kyslíku v pozici 3, což právě odpovídá PEE řetězci18. Analogy s kratším řetězcem, např. ANP odvozené od 2-(fosfonomethoxy)propanové kyseliny19, obvykle HG(X) PRT neinhibují. Dále byl studován vliv větvení PEE řetězce na potenci studovaných ANP. Byly připraveny dvě série ANP, kde u první série se řetězec větví na -uhlíku vůči atomu fosforu a u druhé dochází k větvení na -uhlíku9. Zatímco -větvené analogy IXX (obr. 4) byly velmi slabými inhibitory PfHGXPRT a hHGPRT, -větvené analogy XX
Obr. 4. Struktury PEE derivátů větvených v poloze a vůči atomu fosforu9
Obr. 5. Struktury FPMPG (XXII) a FPEPG (XXIII) analogů23
339
Chem. Listy 108, 335–343 (2014)
Referát
Obr. 6. Příklady struktur aza-ANP s antimalarickou aktivitou24
pinu a na třetím alkylovém rameni (sestávajícím z 1 až 3 uhlíků) další substituenty, jako hydroxyl, nitril, karboxyl, estery karboxylové kyseliny nebo další fosfonát. Takové aza-ANP byly připraveny ve dvou sériích lišících se purinovou bází. Jedná se o analogy nesoucí jako nukleobázi guanin, např. deriváty XXIVa-d (obr. 6) anebo hypoxantin, jako je tomu v případě látek XXVa-d (obr. 6)24. Tato nová třída ANP vykazovala široké spektrum inhibičních aktivit a selektivit mezi lidskou HGPRT, PfHGXPRT a PvHGPRT. V guaninové řadě byl nejúčinnějším inhibitorem karboxyethylderivát XXIVc (obr. 6), s hodnotami Ki = 0,2 M pro PfHGXPRT a Ki = 0,05 M pro PvHGPRT, ale opět chyběla potřebná selektivita (pro lidskou HGPRT je Ki = 0,15 M)24. Je to zatím nejúčinnější známý inhibitor 6-oxopurinfosforibosyltransferasy parazita P. vivax. Naopak v řadě hypoxantinové byly objeveny látky se zatím nejlepší selektivitou vůči enzymu z P. falciparum, kde karboxyethyl derivát XXVc (obr. 6) a jeho methyl ester XXVd jsou výbornými inhibitory
Obr. 7. Struktury antimalarických bis-fosfonátů odvozených od guaninu27
PfHGXPRT (s Ki = 0,4 M a Ki = 0,1 M) a zároveň neinhibují enzym lidský (Ki > 200 M)24. Další podstatnou výhodou aza-ANP je jejich jednoduchá syntéza a možnost snadné derivatizace atomu dusíku v postranním řetězci, a navíc i to, že neobsahují chirální centrum, jako je tomu v případě analogů větvících se na atomu uhlíku.
Obr. 8. Bis-fosfonát XXVIII vázaný v aktivním místě lidské HGPRT a jeho struktura27
340
Chem. Listy 108, 335–343 (2014)
Referát O
O N O O P O-
N
NH N
N H2+
HO O O P O-
NH N
N H2+
O -
O
XXX
XXIX
O N
P
O O-
H2+ N
NH N
OH OH XXXI ImmucillinHP
Obr. 9. Struktura Immucillinu-H 5′-fosfátu (XXXI) a od něj odvozených acyklických immucillinfosfonátů28,29
Jinou skupinu potenciálních inhibitorů HG(X)PRT představují tzv. bis-fosfonáty odvozené od 6-oxopurinových bazí. Od klasických ANP se tato skupina látek odlišuje přítomností druhé fosfonátové skupiny připojené dalším řetězcem k acyklické části molekuly ANP25,26. Hlavním důvodem pro design bis-fosfonátů byl předpoklad, že jedna fosfonátová funkce inhibitoru obsadí v aktivním místě enzymu kavitu, kde se váže fosfátová skupina vznikajícího přirozeného nukleotidu (popř. fosfonátová skupina klasického ANP), zatímco ta druhá se bude vázat do místa, kde je navázán enzymatickou reakcí vznikající pyrofosfát. Teoreticky by další vazebná interakce mezi molekulou inhibitoru a enzymem měla vést k pevnější vazbě a tím i k účinnější inhibici enzymu. Bylo připraveno několik typů bis-fosfonátů27, jako např. symetrický bis-fosfonát XXVI (obr. 7), větvený na uhlíku C-1′, či asymetrický bis-fosfonát XXVII (obr. 7), který se ukázal být submikromolárním inhibitorem všech tří testovaných 6-oxopurinfosforibosyltransferas (PfHGXPRT, PvHGPRT, hHGPRT). Získaná krystalová struktura komplexu lidského enzymu (hHGPRT) s dalším symetrickým bis-fosfonátem XXVIII (obr. 8), větveným na C-2′ uhlíku, potvrdila původní domněnku, že druhá fosfonátová skupina těchto analogů v aktivním místě enzymu zasahuje do místa, kde se váže reakcí enzymu s přirozenými substráty uvolněná molekula pyrofosfátu27. To, že je látka XXVIII nadějným kandidátem pro další studium a vývoj jako antimalarikum, bylo dokázáno přípravou příslušného proléčiva, tj. odpovídajícího tetraamidátu, který inhiboval růst parazita P. falciparum v buněčných testech a přitom nevykazoval cytostatickou aktivitu v savčí buněčné linii A549 (cit.27). Další typ inhibitorů PfHGXPRT inspirovaných ANP, označovaných jako acyklické aza-C-nukleosidfosfonáty či acyklické immucillinfosfonáty vyvinul profesor Vern L. Schramm a jeho spolupracovníci a je postaven na myšlence, že vhodný inhibitor by měl co nejvíce napodobovat strukturu tranzitního stavu reakce katalyzované příslušnou 6-oxopurinfosforibosyltransferasou28. Příkladem jsou látky XXIX a XXX (obr. 9), strukturně odvozené od analogu tranzitního stavu Immucillin-H 5′-fosfátu (XXXI, obr. 9) (cit.28,29). Tyto deriváty jsou velmi účinnými inhibitory plasmodiálního enzymu a látka XXX dokonce vykazuje
subnanomolární inhibici PfHGXPRT (Ki = 0,65 nM) a přitom není inhibitorem lidské HGPRT. Nedávno se ukázalo, že některé ANP jsou schopny také účinně blokovat bakteriální 6-oxopurinfosforibosyltransferasy, konkrétně XGPRT a HPRT z Escherichia coli, a že jejich vhodná proléčiva inhibují růst Mycobacterium tuberculosis v buněčné kultuře (s hodnotami IC50 mezi 5 a 23 M)30. Tyto nejnovější informace staví ANP a jejich další deriváty do významné role potenciálních antibiotik a definuje tak další možný terapeutický cíl této klinicky úspěšné třídy antimetabolitů.
4. Závěr – potenciál acyklických nukleosidfosfonátů v léčbě malárie Acyklické nukleosidfosfonáty (ANP) představují významnou skupinu antimetabolitů, které jsou dobře známy především pro své výrazné protivirové a antiproliferativní účinky. ANP navíc vykazují další zajímavé biologické vlastnosti a schopnost některých z nich inhibovat plasmodiální 6-oxopurinfosforibosyltransferasu (HG(X)PRT) je předurčuje k použití jako potenciální agens pro léčbu a prevenci malárie. Nedávné rozsáhlé studie zaměřené na studium vztahu mezi strukturou ANP a jejich antiplasmodiální aktivitou vedly k objevu nových generací inhibitorů HG(X)PRT, konkrétně k tzv. aza-ANP a bis-fosfonátům. Mezi těmito látkami je řada kandidátů se submikromolárními inhibičními aktivitami a jejich proléčiva, zejména amidáty, prokázaly protiparazitickou aktivitu i přímo na plasmodiích kultivovaných v erytrocytové kultuře. Navíc se podařilo připravit takové kandidáty, kteří jsou selektivní vůči plasmodiálním enzymům a nejsou toxické pro člověka. Toto vše jsou klíčové předpoklady pro případný úspěšný vývoj antimalarických preparátů. Podobně, jako se „drug cocktails“ staly standardem léčby onemocnění AIDS a postupně se stávají i standardem léčení HCV infekcí, tak i léčení a prevence malárie a dalších parazitických onemocnění budou pravděpodobně v budoucnu založeny na kombinované terapii. A právě zástupce ANP by se mohl stát jednou z účinných složek takového antimalarického koktejlu.
341
Chem. Listy 108, 335–343 (2014)
Referát
Projekt je řešen v rámci výzkumného projektu RVO 61388963 (ÚOCHB). Autoři děkují za finanční podporu GA ČR (grant P207/11/0108), National Health and Medical Research Council, Australia (granty 569703 and 1030353) a farmaceutické firmě Gilead Sciences (Foster City, CA, USA).
12. 13. 14.
Seznam použitých symbolů 15. ANP aza-ANP FPMP HG(X)PRT hHGPRT HPMP MV PEE PfHGXPRT PME PMP PvHGPRT
acyklické nukleosidfosfonáty (z angl. acyclic nucleoside phosphonates) acyklické nukleosidfosfonáty obsahující atom dusíku v postranním řetězci 3-fluor-2-(fosfonomethoxy)propyl hypoxantin-guanin-(xantin) fosforibosyltransferasa lidská hypoxantinguaninfosforibosyltransferasa 3-hydroxy-2-(fosfonomethoxy)propyl mikrovlnný, mikrovlnně 2-(fosfonoethoxy)ethyl hypoxantin-guaninxantinfosforibosyltransferasa z Plasmodium falciparum 2-(fosfonomethoxy)ethyl 2-(fosfonomethoxy)propyl hypoxantin-guaninfosforibosyltransferasa z Plasmodium vivax
16. 17.
18. 19. 20. 21. 22. 23.
LITERATURA 1. De Clercq E., Holý A., Rosenberg I., Sakuma T., Balzarini J., Maudgal P. C.: Nature 323, 464 (1986). 2. Holý A.: Curr. Pharm. Des. 9, 2567 (2003). 3. Holý A.: Antiviral Res. 71, 248 (2006). 4. De Clercq E.: Med. Res. Rev. 33, 1278 (2013). 5. Kaminsky R., Schmid C., Grether Y., Holý A., De Clercq E., Naesens L., Brun R.: Trop. Med. Int. Health 1, 255 (1996). 6. Smeijsters L. J., Franssen F. F., Naesens L., de Vries E., Holý A., Balzarini J., De Clercq E., Overdulve J. P.: Int. J. Antimicrob. Agents 12, 53 (1999). 7. de Vries E., Stam J. G., Franssen F. F., Nieuwenhuijs H., Chavalitshewinkoon P., De Clercq E., Overdulve J. P., van der Vliet P. C.: Mol. Biochem. Parasitol. 47, 43 (1991). 8. Keough D. T., Hocková D., Holý A., Naesens L., Skinner-Adams T., de Jersey J., Guddat L. W.: J. Med. Chem. 52, 4391 (2009). 9. Hocková D., Holý A., Masojídková M., Keough D. T., de Jersey J., Guddat L. W.: Bioorg. Med. Chem. 17, 6218 (2009). 10. de Jersey J., Holý A., Hocková D., Naesens L., Keough D. T., Guddat L. W.: Curr. Top. Med. Chem. 11, 2085 (2011). 11. Keough D. T., Hocková D., Krečmerová M., Česnek M., Holý A., Naesens L., Brereton I., Winzor D. J., de
24. 25. 26. 27.
28.
29. 30.
342
Jersey J., Guddat L. W.: Mol. Biochem. Parasitol. 173, 165 (2010). Jansa P., Holý A., Dračínský M., Baszczyňski O., Česnek M., Janeba Z.: Green Chem. 13, 882 (2011). Baszczyňski O., Jansa P., Dračínský M., Kaiser M. M., Špaček P., Janeba Z.: RSC Adv. 2, 1282 (2012). Čechová L., Jansa P., Šála M., Dračínský M., Holý A., Janeba Z.: Tetrahedron 67, 866 (2011). Holý A., Günter J., Dvořáková H., Masojídková M., Andrei G., Snoeck R., Balzarini J., De Clercq E.: J. Med. Chem. 42, 2064 (1999). Jansa P., Baszczyňski O., Procházková E., Dračínský M., Janeba Z.: Green Chem. 14, 2282 (2012). Jansa P., Baszczyňski O., Dračínský M., Votruba I., Zídek Z., Bahador G., Stepan G., Cihlar T., Mackman R., Holý A., Janeba Z.: Eur. J. Med. Chem. 46, 3748 (2011). Česnek M., Hocková D., Holý A., Dračínský M., Baszczyňski O., de Jersey J., Keough D. T., Guddat L. W.: Bioorg. Med. Chem. 20, 1076 (2012). Kaiser M. M., Jansa P., Dračínský M., Janeba Z.: Tetrahedron 68, 4003 (2012). Baszczyňski O., Janeba Z.: Med. Res. Rev. 33, 1304 (2013). Jindřich J., Holý A., Dvořáková H.: Collect. Czech. Chem. Commun. 58, 1645 (1993). Baszczyňski O., Jansa P., Dračínský M., Klepetářová B., Holý A., Votruba I., De Clerck E., Balzarini J., Janeba Z.: Bioorg. Med. Chem. 19, 2114 (2011). Baszczyňski O., Hocková D., Janeba Z., Holý A., Jansa P., Dračínský M., Keough D. T., Guddat L. W.: Eur. J. Med. Chem. 67, 81 (2013). Hocková D., Keough D. T., Janeba Z., Wang T.-H., de Jersey J., Guddat L. W.: J. Med. Chem. 55, 6209 (2012). Vrbková S., Holý A., Pohl R., Masojídková M.: Collect. Czech. Chem. Commun. 71, 543 (2006). Vrbková S., Dračínský M., Holý A.: Collect. Czech. Chem. Commun. 72, 965 (2007). Keough D. T., Špaček P., Hocková D., Tichý T., Vrbková S., Slavětínská L., Janeba Z., Naesens L., Edstein M. D., Chavchich M., Wang T.-H., de Jersey J., Guddat L. W.: J. Med. Chem. 56, 2513 (2013). Hazleton K. Z., Ho M.-C., Cassera M. B., Clinch K., Crump D. R., Rosario I., Jr., Merino E. F., Almo S. C., Tyler P. C., Schramm V. L.: Chem. Biol. 19, 721 (2012). Clinch K., Crump D. R., Evans G. B., Hazleton K. Z., Mason J. M., Schramm V. L., Tyler P. C.: Bioorg. Med. Chem. 21, 5629 (2013). Keough D. T., Hocková D., Rejman D., Špaček P., Vrbková S., Krečmerová M., Soon Eng W., Jans H., West N. P., Naesens L. M. J., de Jersey J., Guddat L. W.: J. Med. Chem. 56, 6967 (2013).
Chem. Listy 108, 335–343 (2014)
Referát
Z. Janeba and D. Hocková (Institute of Organic Chemistry and Biochemistry, Academy of Sciences of the Czech Republic, Prague): The Role of Acyclic Nucleoside Phosphonates as Potential Antimalarials
medicine. The biological activity of ANPs is not restricted to antiviral and anticancer effects. This review highlights novel types of ANPs with antimalarial properties. The malarial parasites Plasmodium falciparum (Pf) and P. vivax (Pv) lack de novo pathway for synthesis of purine bases and rely on a salvage pathway enzyme, hypoxanthineguanine-(xanthine) phosphoribosyltransferase (HG(X)PRT) for the synthesis of 6-oxopurine nucleoside monophosphates. Specific ANPs can act as analogues of the enzymatic reaction products. They inhibit PfHGXPRT and/or PvHGPRT and show an antiplasmodial activity in vitro. In particular aza-ANP and bisphosphonate analogues were shown to become promising potential antimalarials.
Acyclic nucleoside phosphonates (ANPs) are a recognized class of antiviral and anticancer agents. Since the discovery of ANPs in the mid-1980s, ANPs have gained recognition in pharmaceutical research. Approvals of cidofovir (Vistide®) in 1996 and especially of tenofovir (disoproxyl fumarate, Viread®) in 2001 were important milestones in research of ANPs. It became clear that this class of antivirals has a full potential for the use in human
343
