Введение к работе
Актуальность проблемы. В настоящее время для лечения пациентов, инфицированных ВИЧ, применяется высокоактивная антиретровирусная терапия, основанная на использовании нескольких препаратов, направленных на различные стадии жизненного цикла вируса, в том числе на обратную транскрипцию. Нуклеозидные препараты, конкурируя с природными субстратами обратной транскриптазы, терминируют растущую цепь яровирусной ДНК, препятствуя работе данного фермента. Однако применяемые в терапии вирусных заболеваний нуклеозидные соединения наряду с высокой эффективностью действия имеют существенные недостатки, связанные с их низкой биодоступностью, низкой способностью к трансмембранному транспорту, формированием резистентных вирусных штаммов, необходимостью использования высоких доз этих лекарственных соединений, что сказывается на проявлении ими токсических свойств.
Одним из подходов для преодоления вышеперечисленных недостатков является
подход биоимитации, основанный на структурной модификации данных
химиотерапевтических агентов с помощью создания конъюгатов анти-ВИЧ-активньгх
нуклеозидов с веществами липидной природы (жирными кислотами,
диапилглицеринами, фосфолипидами, холестерином). Данная стратегия, во-первых,
позволяет значительно улучшить биотранспортные характеристики нуклеозидных
препаратов за счёт придания им гидрофобных свойств, а кроме того дает возможность
нацеливания анти-ВИЧ-нуклеозидов на лимфатическую систему (увеличения их
лимфотропности), что обусловлено путями метаболизма соединений липидной природы
в организме человека, при этом лимфатический транспорт позволяет избежать
первичного метаболизма этих соединений в печени, таким образом повышая их
био доступность. Кроме того, он обеспечивает направленное воздействие
модифицированных препаратов на вирусы, так как последние локализуются и
распределяются в организме главным образом в лимфатической системе. Поэтому
актуальными задачами являются разработка методов получения
липидмодифицированных нуклеозидов, исследование их свойств в модельных буферных и клеточных системах, а также зависимости свойств липонуклеозидов от их структуры.
Для присоединения анти-ВИЧ-активного нуклеозида к гидрофобной матрице часто выбирают сложноэфирную или фосфоэфирную связи. Использование последнего типа связи вызвано необходимостью преодоления стадии первичного фосфорилирования данных противовирусных соединений внутриклеточными киназами,
Сокращения: ВИЧ - вирус иммунодефицита человека, ЦПД - цитопатическое действие вируса, AZT -З'-азидо-З'-дезокситимидин, d4T - 2',3'-дидегидро-3'-дидезокситимидин, DCC - N,N'-дициклогексилкарбодиимид, DMAP - 4-диметиламинопиридин, Gro - глицерин, Im - имидазол, МТ-4 клетки - Т-лимфоидные клетки человека, PivCl - пивалоилхлорид, Ру - пиридин.
лимитирующей их действие: предварительное создание функциональной фосфорной связи может способствовать уменьшению промежутка времени от момента введения пролекарственного соединения в организм до момента начала его действия, снижению вводимой в организм дозы активного препарата и его токсичности.
Однако одним из недостатков фосфодиэфирных конъюгатов является их низкая мембранотропность, обусловленная депротонированием фосфорного центра при физиологическом значении рН 7.0-7.4. Для получения мембранопроницаемых фосфорсодержащих производных, способных успешно достигнуть внутриклеточных сайтов и расщепиться до монофосфатов нуклеозидов, фосфорные центры маскируют различными биодеградируемыми группами, получая фосфотриэфиры, амидофосфаты, или конструируют такие незаряженные производные, как фосфонатдиэфиры. Поэтому также перспективным направлением является создание пролекарственных соединений на основе веществ липидной природы, содержащих функциональные фосфорные связи.
Работа является частью научных исследований, проводимых на кафедре Биотехнологии и Бионанотехнологии МИТХТ им. М.В. Ломоносова, и выполнена при финансовой поддержке и в рамках АВЦП «Развитие научного потенциала высшей школы, 2011 г.» (проект № 2.1.1/9349), Гранта Президента РФ для поддержки ведущих научных школ (НШ-3468.2010.4, 2010-2011 гг.; НШ-4169.2012.4, 2012-2013 гг.), ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России на 2009-2013 гг.» (ГК № 14.740.11.0120, 2010-2012 гг.; ГК 14.В37.21.1925, 2012-2013 гг.).
Цель работы заключалась в разработке путей синтеза новых липофильных производных 2',3'-дидегидро-3'-дезокситимидина (d4T) и З'-азидо-З'-дезокситимидина (AZT) на основе 1,3-диацилглицеринов и исследование их свойств.
Были поставлены следующие задачи:
Синтез липофильных векторов для модификации d4T и AZT.
Разработка методов и осуществление синтеза глицеролипидных конъюгатов анти-ВИЧ-активных нуклеозидов, в которых структурные фрагменты соединены между собой посредством сложноэфирных или функциональных фосфорных связей.
- Исследование чувствительности полученных соединений к действию
химического и ферментативного гидролиза, изучение их противовирусных
свойств.
Научная новизна. Разработаны методы синтеза новых пролекарственных соединений d4T и AZT на основе 1,3-диацилглицеринов с различными жирнокислотными остатками. При конъюгировании структурных фрагментов посредством сложноэфирных связей были получены моно- и динуклеозидсодержащие
соединения, последние могут содействовать увеличению внутриклеточной концентрации d4T и AZT. Использование //-фосфонатного метода позволило осуществить синтез глицеролипидных соединений d4T и AZT с функциональными фосфорными связями. Ряд синтезированных конъюгатов проявил высокую ингибирующую активность в отношении вирусного штамма ВИЧ-1899а на МТ-4 клетках, что дает возможность рассматривать такие конъюгаты как перспективные фармакологически активные соединения для дальнейших исследований.
В ходе работы получено 25 новых соединений. Чистоту полученных производных подтверждали данными ТСХ-анализа, структуру доказывали с помощью физико-химических и спектральных методов.
Практическая ценность. На основе производных 1,3-диацилглицеринов разработан препаративный метод получения новых моно- и динуклеозидсодержащих конъюгатов d4T и AZT. //-фосфонатный подход дал возможность с высокой эффективностью осуществить синтез промежуточных соединений и на их основе с высокими выходами получить ряд новых глицеролипидных производных d4T и AZT с функциональными фосфорными связями.
Исследование противовирусных свойств синтезированных конъюгатов в отношении ВИЧ-1899А на МТ-4 клетках выявило соединения, обладающие высокой ингибирующей активностью. Дальнейшее изучение их медико-биологических свойств открывает перспективные направления синтеза препаратов с высокой эффективностью терапевтического действия и пониженным побочным влиянием на организм.
Основные положения, выносимые на защиту:
-
Получение производных 1,3-диацилглицеринов с различными жирнокислотными остатками и спейсерными фрагментами как векторов для конструирования новых липофильных производных анти-ВИЧ-активных нуклеозидов (d4TnAZT).
-
Разработка методов синтеза липофильных производных d4T и AZT на основе 1,3-диацилглицеринов со сложноэфирным связыванием структурных фрагментов для получения моно- и динуклеозидсодержащих про лекарственных соединений.
-
Разработка методов синтеза липофильных производных d4T и AZT на основе 1,3-диацилглицеринов с функциональными фосфорными связями между структурными фрагментами.
-
Проведение исследований по определению чувствительности пролекарственных AZT- и d4T-coдepжaщиx соединений к действию химического гидролиза, а также ферментативного гидролиза под действием панкреатической липазы свиньи.
5) Исследование анти-ВИЧ-активности синтезированных соединений в
отношении вирусного штамма ВИЧ-1899а на МТ-4 клетках.
Публикации и апробации работы. По материалам диссертационной работы опубликовано 3 статьи и 8 тезисов. Результаты диссертации были представлены на следующих международных конференциях:
XIII Международная научно-техническая конференция «Наукоемкие химические технологии-2010» с элементами научной школы для молодежи «Инновации в химии: достижения и перспективы», 2010 г.
VI Московский международный конгресс «Биотехнология: состояние и перспективы развития», 2011 г.
Международная научно-практическая конференция «Фармацевтические и медицинские биотехнологии», 2012 г.
XIV Международная научно-техническая конференция «Наукоемкие химические технологии-2012», 2012 г.
VII Московский международный конгресс «Биотехнология: состояние и перспективы развития», 2013 г.
Структура диссертации и объем работы. Диссертация изложена на 125 страницах и состоит из введения, обзора литературы, обсуждения результатов, экспериментальной части, выводов и списка литературы, включающего 156 источников. Диссертация иллюстрирована 33 рисунками и содержит 2\ схему и 13 таблиц.
