т
БИООРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ, 1995, том 21, №12, с. 925 - 932
УДК 577.182.4'
14-О-ГЕМИЭФИРЫ И 13-ГИДРА30НЫ АНТРАЦИКЛИНОВЫХ АНТИБИОТИКОВ РЯДА ДАУНОРУБИЦИНА. СИНТЕЗ И ЦИТОСТАТИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ В ОТНОШЕНИИ ОПУХОЛЕВЫХ КЛЕТОК, ЧУВСТВИТЕЛЬНЫХ ИЛИ УСТОЙЧИВЫХ К ДОКСОРУБИЦИНУ
© 1995 г. Л, С. Поваров, О. В. Леонтьева, Р. Дж. Бернаки*, Е. Н. Олсуфьева, Е. И. Салимова, П. Пера*, М. Н. Преображенская
Научно-исследовательский институт по изысканию новых антибиотиков РАМН,
119867, Москва, Б. Пироговская, 11; * Центр раковых лекарств Грейс. Онкологический институт Росвелла Парка
Поступила в редакцию 28.02.95 г.
Исходя из 14-бромпроизводных даунорубицина и карминомицина и мононатриевых солей адипино-вой и пимелиновой кислот получены 14-О-гемиадипинаты и 14-О-гемипимелаты доксорубицина и 14-гидроксикарминомицина, а на их основе соответствующие И-трифторацетилированные соединения. Получены 13-(4-метилпиперазин-1-ил)иминопроизводные антрациклиновых антибиотиков. Исследована цитостатическая активность соединений на панели линий опухолевых клеток чело-• века и животных, чувствительных или резистентных к доксорубицину. 14-О-Гемиадипинаты и 14-О-гемипимелаты доксорубицина и 14-гидроксикарминомицина продемонстрировали высокую активность в отношении опухолевых клеток, резистентных к доксорубицину. Гч'-Трифторацетили-рование антибиотиков привело к снижению цитостатической активности. Водорастворимые 13-(4~метилпиперазин-1-ил)иминопроизводные близки по активности соответствующим исходным антибиотикам.
Ключевые слова: антрациклиновые антибиотики, множественная лекарственная устойчивость.
Антрациклиновые антибиотики - дауноруби-цин (I), доксорубидин (адриамицин) (II) и к-армино-мицин (III) - эффективные противоопухолевые препараты, широко применяемые в современной химиотерапии рака. Их клиническое применение, однако, ограничено из-за побочных токсических эффектов и "врожденной" или приобретенной опухолевыми клетками множественной лекарственной устойчивости (MDR - multidrug resistance) [1]. Некоторые опухоли, например карцинома кишечника, простаты и немелкоклеточный рак легкого, изначально нечувствительны к лечению ан-трациклиновыми антибиотиками [2]. MDR характеризуется развитием устойчивости не только к используемому препарату, но и к большому ряду структурно различных противоопухолевых веществ [3]. MDR опухолевых клеток определяется присутствием в них транспортного белка, называемого Р-гликопротеином, или PI70, который кодируется у человека геном MDR1 [2]. Этот белок-переносчик использует энергию АТР для выведе-
#Автор для переписки.
ния из клетки различных веществ [4]. Известны два подхода к преодолению множественной лекарственной устойчивости. Один из них основан на использовании веществ - модуляторов MDR, вызывающих снижение эффективности системы вывода веществ из клетки и тем самым способствующих накоплению препаратов в резистентных опухолевых клетках [5]. Другой подход основан на использовании таких производных противоопухолевых препаратов, которые не являются субстратами для Р170 и сохраняют активность в отношении клеток с фенотипом МОК. В настоящее время известно несколько антрациклиновых производных, активных в отношении резистентных клеток и опухолей в эксперименте [6, 7]. Некоторые из них проходят клинические испытания [8,9].
В нашей программе поиска антрациклиновых препаратов нового поколения, преодолевающих МБР, исследованы новые 14-0-, 13- и З'-И-произ-водные антрациклиновых антибиотиков даунорубицина (I), доксорубицина (II), карминомицина (III)
и 14-гидроксикарминомицина (IV). 14-Гидрокси-карминомицин (IV), ранее полученный из 14-бромкарминомицина, продемонстрировал высокую цитостатическую и противоопухолевую активность, однако крайне низкая растворимость в воде затрудняла его детальное изучение [10].
R X
(1) СН3 Н Даунорубицин
(II) СН3 ОН Доксорубицин
(III) Н Н Карминомицин
(IV) Н ОН 14-Гидроксикарминомицин
В результате взаимодействия 14-бромдаунору-бицина (V) и мононатриевых солей адипиновой или пимелиновой кислот были получены не рас-
творимые в воде внутренние соли 14-О-гемиади-пината и 14-гемипимелата доксорубицина (VII) и (VIII), подкисление которых НС1 привело к растворимым в воде хлоргидратам этих гемиэфиров (XI) и (XII). Их трифторацетилирование дало не растворимые в воде 14-О-гемиэфиры N-трифтбр-ацетилдоксорубицина (XV) и (XVI), идентичные соединениям, синтезированным ранее из N-три-фторацетил-14-бромдаунорубицина [11]. Из 14-бромкарминомицина (VI) были получены 14-О-гемиадипинат и 14-О-гемипимелат 14-гидроксикарминомицина (IX) и (X), их хлоргидраты (XIII) и (XIV) и N-трифторацетильные производные (XVII) и (XVIII) (схема 1, табл. 1).
Поскольку растворимость в воде - очень важное условие проведения биологических испытаний, были синтезированы модифицированные 13-гидразоны N-трифторацетилпроизводных. Ранее было показано, что 13-гидразоны даунору-бицина являются кислоточувствительными де-по-формами исходного антибиотика [12, 13]. Так, интенсивно изучался N-бензоилгидразон (рубида-зон) даунорубицина, который продемонстрировал ценные свойства [14]. В качестве модифицированного гидразина мы использовали 1-амино-4-метилпиперазин, который ранее применялся
О НО
RO О НО Н "?
О НО
"'"ОН
СН2ОСО(СН2)„СОСг
I ТЧТО ОГ^'
NaOCO(CH 2) „СООН
Н 'О RO О НО I
(V) R = СН3
(VI) R = Н
НО
NH, ■ HCl
О НО
RO О НОН ?
но
NH, • HCl
R п
(VII) СН3 4
(VIII) сн3 5
(IX) н 4
(X) н 5
СН2ОСО(СН2)„СООН
СН2ОСО(СН2)„СООН
NHCOCF-.
R п R п
(XI) сн3 4 (XV) сн3 4
(XII) СН3 5 (XVI) сн3 5
(XIII) Н 4 (XVII) н 4
(XIV) н 5 (XVIII) н 5
Схема 1.
Таблица 1. Физико-химические свойства и выходы полученных соединений
Соединение Т. пл °с Выход, % г т 20 [et] о , град Эмпирическая формула*, Мг ИК-спектр, v, см ' (система)
(VII) 198 - 200 53 +215 (с 0.05; 0.02 н. HCl в МеОН) C33H37N014 • ЗН202*, 725.7 3850, 1740, 1630, 1590
(IX) 48 + 140 (с 0.05; 0.02 н. HCl в DMSO) C32H35NOM3*, 657.6 3450, 1740, 1610
(XII) 119- 120 80 +225 (с 0.05; МеОН) C34H39NOi4 • HCl, 722.1 3450, 1740, 1630, 1580 0.53 (А)
(XIV) 144- 146 75 C33H37N014 • HCl, 707.5 3460, 1730, 1680, 1610 0.49 (А)
(XVII) 153 - 155 44 +245 (с 0.05; МеОН) C34H34N015F3, 753.6 3450, 1725, 1680, 1610 0.41 (Б)
(XVIII) 143- 145 65 C35H36N015F3, 767.0 0.47 (Б)
(XX) 146 - 147 72 + 167 (с 0.1; ЕЮН) СяНмШцРз, 609.5 3500, 1725, 1610 0.51 (Б)
(XXI) 87- 89 65 + 183 (с 0.1; МеОН) C34H39N4OI0F3 • HCl, 757.2 3450, 1720, 1640 (пл.), 1620, 1580 0.34 (А)
(XXII) 108 - 110 56 + 126 (с 0.05; МеОН) C33H37N4O10F3 ■ HCl, 743.2 3480, 1720, 1660 (пл.), 1610 0.38 (А)
* Для всех соединений получены данные микроанализа на С, Н, N, F, С1, которые отличались от вычисленных не более чем
на 0.4%.
2* FABMS (m/z): 672 [М}+■, 673 [М + Н]+, 674 [М + 2Н]+. 3* FABMS (m/z): 657 [М)+\ 658 [М + Н]+, 659 [М + 2Н]+.
при трансформации 3-формилрифамицина SV в рифампицин [15]. Мы получили N-трифтораце-тилпроизводные даунорубицина, доксорубицина и карминомицина (XIX), (XXIII) и (XX). Трифтор-ацетильные производные (XIX) и (XX) взаимодействием с 1-амино-4-метилпиперазином превратили в соответствующие 13-(4-метилпипера-зин-1-ил)иминопроизводные (XXI) и (XXII), выделенные в виде растворимых в воде хлоргид-ратов (схема 2). Вследствие низкой растворимости 14-гидроксикарминомицина (IV) его N-три-фторацетилирование не удалось провести.
Ингибирование роста опухолевых клеток полученными соединениями изучалось в сравнении с исходными антибиотиками (I) - (IV) на панели линий опухолевых клеток человека и животных, включавшей следующие культуры клеток: рака молочной железы человека MCF7/S и ее резистентной сублинии MCF7/Dox; рака толстого кишечника человека НТ29; аденокарциномы легкого человека А549; карциномы яичника человека А121; лимфоцитарного лейкоза мышей P388/S и резистентной к доксорубицину сублинии P388/Dox. Резистентные линии MCF7/Dox и P388/Dox обладали фенотипом MDR, поскольку проявляли устойчивость к противоопухолевым веществам различного химического строения, например к винкристину и колхицину (данные не показаны), и, по результатам проточной цитометрии, оказались Р-гликопротеинположительными [16].
В табл. 2 приведены данные биологической оценки in vitro полученных соединений. Наиболее чувствительной к этим соединениям оказалась клеточная линия А12Г, за ней следовали Р388 и
А549. Менее чувствительной была карцинома толстого кишечника человека НТ29. Как и следовало ожидать, MCF7/Dox и P388/Dox проявили наибольшую устойчивость ко всем исследованным препаратам. Карминомицин (III) и 14-гидрокси-карминомицин (IV) и их производные были в несколько раз более активны, чем даунорубицин (I) и доксорубицин (II) и их производные. N-Трифтор-ацетилирование привело к снижению цитостати-ческой активности; исключением являлись N-три-фторацетилированные доксорубицин и карминомицин (XIX) и (XX), которые были более активны, чем исходные антибиотики в отношении резистентных опухолей. Превращение N-три-фторацетилированных даунорубицина и карминомицина в модифицированные 13-гидразоны (XXI), (XXII) существенно не повлияло на активность препаратов в отношении чувствительных к доксорубицину клеточных линий. Это позволяет считать такие гидразоны перспективной депо-формой водонерастворимых антибиотиков.
Следует отметить высокую чувствительность резистентных клеточных линий MCF7/Dox и P388/Dox к полученным хлоргидратам 14-О-ге-миэфиров антрациклиновых антибиотиков (XI) - (XIV). В табл. 2 приведены значения индексов резистентности R/S50 для этих соединений. Чем сильнее уменьшается активность препарата при переходе от чувствительных клеток к резистентным, тем выше величина R/S50. Так, доксорубицин (II) в 168 раз менее активен в отношении резистентных клеток MCF7/Dox, чем в отношении чувствительной линии MCF7. Индекс резистентности для доксорубицина на паре клеточных
(I) - (III)
(СР3С0)20, Е^
О но
сн,х
нг чО
ЯО о НО |
7
ЫНСОСР'з
для (XIX) и (XX)
а. ЫН^СНгСНг^ЫСНз 5. НС1
И X
(XIX) СН3 Н
(XX) Н Н (XXIII) СН3 ОН
О НО
N -ГЧ(СН2СН2)2ЫСН3 ■ НС1
н^ "'О
яо о но
Н3С'/ -о-
(XXI) я = сн3
(XXII) я=н
Схема 2.
лини
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.