Entwicklung bioreversibel geschützter Nucleosiddi- und Nucleosidtriphosphate als potentielle Prodrugs in der antiviralen Therapie

• Applicant: Professor Dr. Chris Meier
• Subject Area: Organic Molecular Chemistry - Synthesis and Characterisation
• Term: from 2010 to 2015
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 183054413

In diesem Projekt wollen wir lipophile Prodrugs für Nucleosiddiphosphate (NDP) und erstmals auch für Nucleosidtriphosphate (NTP) entwickeln. Als Nucleoside sollen dabei antiviral aktive Verbindungen wie die anti-HIV-Wirkstoffe 2',3'-Didesoxy-2',3'- didehydrothymidin (d4T) 1 bzw. 3'-Azido-3'-desoxythymidin (AZT) 2 verwendet werden. Mit Hilfe solcher lipophilen Vorläufer der di- bzw. thphosphorylierten Nucleoside wollen wir erreichen, dass die zwingend notwendige Enzym-katalysierte Phosphorylierung der Nucleosid-Analoga in die letztendlich biologisch aktiven Nucleosidtriphosphate stark verbessert wird bzw. nicht mehr notwendig ist. Im Gegensatz zu von uns bislang untersuchten Nucleotid-Prodrugs (cyc/oSal- Pronucleotide) sollen die Di- bzw. Triphosphat-Prodrugs mit Hilfe einer enzymatischen Trigger-Reaktion abgebaut werden, die bevorzugt im Zellinneren stattfindet. In Vorarbeiten konnten wir belegen, dass sich Bis(4- Acyloxybenzyl)nucleosiddiphosphate (BAB-NDP) prinzipiell als bioreversibel geschützte Nucleosiddiphosphate eignen. Auf diesen ersten Arbeiten wollen wir aufbauen und nun zunächst neue Derivate dieser Substanzklasse darstellen. Dabei soll durch Variation des Acylrestes gezielt die Abhängigkeit der antiviralen Wirkung von der Lipophilie untersucht werden. Durch anschließende Studien zu den Hydrolysewegen, den Stabilitäten in biologischen Medien wie Zellextrakten und in vitro anti-HIV-Aktivitätstests gegen HIV-1 und HIV-2 sollen optimierte Derivate identifiziert werden. Neben den erwähnten Bis(4-Acyloxybenzyl)nucleosiddiphosphaten wollen wir zudem Verbindungen synthetisieren, in denen die Estereinheit durch eine Alkylcarbonatbzw. Alkylcarbamat-Gruppe ersetzt ist. Solche Gruppen sind allgemein bei der Entwicklung von Prodrugs erfolgreich gewesen. Auch hier sollen die Hydrolyse-, Lipophilie- und Aktivitätseigenschaften untersucht werden. Wichtig werden Studien zur Zellaufnahme sein. Dazu sollen fluoreszierende Nucleosidanaloga in die BAB-NDP-Leitstruktur eingebaut werden. Inkubationen dieser Verbindungen mit Zellen sollen Hinweise auf die Membrangängigkeit liefern. Die Analyse der Proben erfolgt per Fluoreszenz-Spektroskopie. Nach dem gleichen Prinzip wollen wir erstmals untersuchen, ob sich Nucleosidtriphosphate bioreversibel maskieren lassen. Wenn diese Verbindungen das Nucleosidtriphosphat in der Zelle freisetzten, wäre keine intrazelluläre Phosphorylierung mehr notwendig und es würde direkt die aktive Spezies eines antiviral aktiven Polymeraseinhibitors vorliegen! Allein schon als biochemisches Werkzeug wären solche Verbindungen ebenfalls von großem Interesse.

• DFG Programme: Research Grants