N(G)-funktionalisierte Arginine als Argininersatz: Herstellung und biologische Charakterisierung neuartiger Fluoreszenz- und radioaktiv markierter peptidischer Rezeptor-Liganden

• Antragsteller: Professor Dr. Max Keller
• Fachliche Zuordnung: Pharmazie
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 233221909

Die Radioaktiv- und Fluoreszenzmarkierung biologisch aktiver Peptide bietet grundsätzlich einen vergleichsweise einfachen Zugang zu molekularen Werkzeugen, die in der pharmazeutischen, biochemischen und medizinischen Forschung von hoher Bedeutung sind. Proteinogene Aminosäuren, die eine effiziente und vielfältige Derivatisierung von Peptiden ermöglichen, sind Lysin, Cystein und N-terminale Aminosäuren. Da eine Modifikation von Peptiden häufig die biologische Aktivität beeinträchtigt und einige Peptide weder Lysin noch Cystein enthalten, und/oder keinen freien N-Terminus aufweisen, wurde im Rahmen des vorherigen Projekts eine neue, breit anwendbare Markierungsmethode für Peptide eingeführt, basierend auf dem Ersatz von Arginin durch ein am Guanidin-Stickstoff (NG) carbamoyliertes, Amin-funktionalisiertes Arginin. Letzteres ermöglicht eine diverse Markierung bzw. Konjugation der Peptide bei Erhalt der biologischen Aktivität, was z.B. für Liganden von Neurotensin, Angiotensin II und Neuropeptid Y (NPY) Rezeptoren demonstriert wurde. Im Folgeprojekt wurde die oben erwähnte Markierungsstrategie durch die Einführung eines Alkin-funktionalisierten Argininbausteins erweitert, welcher nach Einbau in Peptide eine regioselektive „bioorthogonale“ Konjugation basierend auf „Klick-Chemie“ ermöglicht, auch bei Anwesenheit von Lysinresten. Insbesondere wurde die Anwendung des auf Argininen beruhenden Markierungsprinzips durch Herstellung hoch wirksamer Fluoreszenz- bzw. Radioliganden für Neurotensinrezeptoren (NTS1R, NTS2R), den Angiotensinrezeptor Typ 1 und den NPY Y4 Rezeptor (Y4R) sowie hoch affiner und stabiler NTS¬1¬R PET-Liganden weiter erfolgreich ausgedehnt. Für die Projektfortsetzung ist die in vivo Untersuchung letztgenannter PET-Liganden (18F- oder 68Ga-markiert) in immundefizienten tumortragenden Nacktmäusen geplant (Cerenkov-Imaging, Biodistribution, PET-Scan), um die Eignung dieser PET-Liganden für das in vivo Imaging von NTS1R positiven Tumoren wie das Prostata-, Pankreas- oder Kolonkarzinom zu erforschen (Genehmigungen für diese Versuche liegen vor). Weiterhin wird die Herstellung dual markierter (radioaktiv (Tritium) + Fluoreszenz) NTS1R Liganden unter Anwendung der oben genannten, auf modifizierten Argininresten beruhenden Markierungsstrategie, angestrebt. Derartige Tritium- und Fluoreszenz-markierte Liganden stellen in Kombination mit ihren „kalten“, physikochemisch identischen, Analoga (nur Fluoreszenz-markiert) besondere molekulare Werkzeuge dar, die für den systematischen Vergleich von radiochemischen und Fluoreszenz-basierten Methoden eingesetzt werden sollen. Im Rahmen des dritten Teilvorhabens sollen aufbauend auf der kürzlichen Entdeckung, dass die Zyklisierung von linearen hexapeptidischen Y4R Liganden über carbamoylierte Argininreste in sehr affininen Y4R Liganden (Ki < 0,1 nM) resultiert, neue Fluoreszenz-markierte Y4R Liganden hergestellt und als molekulare Werkzeuge charakterisiert werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen