< Terug naar vorige pagina

Project

Nieuwe ribonucleoside-5'-fosfonaten voor opkomende en nieuwe infecties met RNA virussen

C-Nucleosiden zijn een belangrijke groep van verbindingen met veelbelovende biologische activiteit. Bij C-nucleosiden wordt de labiele C-N glycosidische binding van de klassieke N-nucleosiden vervangen door een stabiele C-C binding, waardoor C-nucleosiden bestand zijn tegen hydrolyse. Een aantal natuurlijk voorkomende C-nucleosiden zoals bijvoorbeeld formycin en showdomycin zijn potente antibiotica, terwijl pseudouridine, een isomeer van uridine, in staat is om RNA-duplexen te stabiliseren. Een aantal synthetische C-nucleosiden bezitten potente antivirale eigenschappen. De meest gekende voorbeelden zijn BCX4430 (galidesivir) en GS-5734 (remdesivir), die momenteel beiden in klinische ontwikkeling zijn voor de behandeling van Ebola virus (EBOV) infecties.

Nucleoside fosfonaten zijn isosteren van nucleoside monofosfaten, waarbij de labiele P-O binding werd vervangen door een stabiele P-C binding. Als gevolg hiervan zijn nucleoside fosfonaten metabool stabiel en zijn ze niet langer gevoelig aan fosfatase-gekatalyseerde hydrolyse. De aanwezigheid van de fosfonaat groep heeft daarenboven als voordeel dat de eerste fosforylatie, die nodig is in het activeringproces van een antiviraal actief nucleoside, kan omzeild worden. Acyclische nucleoside fosfonaten zijn de meest succesvolle voorbeelden van nucleoside fosfonaten. Gekende voorbeelden zijn adefovir, tenofovir en cidofovir, die allen gecommercialiseerd werden als antivirale geneesmiddelen. 

Het doel van dit doctoraatswerk was om de chemische en biologische eigenschappen van nieuwe C-nucleosiden en C-nucleoside fosfonaten te onderzoeken. Als nucleobasen werden hiertoe 9-deazaadenine en pyrrolo[2,1-f][1,2,4]triazin-4-amine geselecteerd.

In het eerste deel van deze doctoraatsthesis (Hoofdstuk 2) werd de synthese en antivirale evaluatie van een 5’-fosfonaat-C-nucleoside met 9-deazaadenine als nucleobase beschreven. Een fosfonaat groep werd ingevoerd op een benzoyl beschermd 5’-acetoxy-[2’S]-9-deazaadenosine. Tijdens ontscherming van deze benzoyl schermgroep in basische omstandigheden greep een onverwachte epimerisatie plaats op de 2’-positie. Daarom werd er een efficiëntere syntheseroute ontwikkeld via de stereoselective invoering van de fosfonomethoxy groep op de anomere 5’-positie van [5’R]-acetoxy-[2’R]-9-deazaadenosine, gevolgd door een base-geïnduceerde epimerisatie reactie, wat uiteindelijk het gewenste [2’S] derivaat opleverde. Dit C-nucleoside fosfonaat, alsook de corresponderende prodrug, werden geëvalueerd voor hun antivirale eigenschappen tegen een panel van RNA virussen zoals RSV, Zika virus, Influenza A H1N1, Polio virus en MERS coronavirus. Spijtig genoeg werd geen antivirale activiteit, noch cytotoxiciteit, waargenomen.

Om de eigenschappen van 5’-fosfonaat-C-nucleosiden verder te bestuderen werd ook een 3’-deoxy derivaat en de corresponderende fosfonoamidate prodrug bereid (Hoofdstuk 3). Het 2’-deoxy-9-deazaadenosine derivaat werd gesynthetiseerd uit een 2’-bromo intermediair via een Barton-McCombie reductie. Het gewenste 5’-fosfonaat-3’-deoxy-C-nucleoside werd uiteindelijk bekomen via een base-geïnduceerde epimerisatie, zoals deze die op punt werd gesteld in Hoofdstuk 2. Het testen van dit 5’-phosphonate-3’-deoxy-C-nucleoside en zijn prodrug tegen een aantal DNA virussen (zoals HSV, CMV en VZV) leverde geen noemenswaardige antivirale activiteit of cytotoxiciteit op. 

In Hoofdstuk 4 werden de synthese en antitumorale evaluatie van xylo-C-nucleosiden met een pyrrolo[2,1-f][1,2,4]triazin-4-amine als nucleobase beschreven. De synthese begon met de koppeling van een benzyl beschermd d-xylono-1,4-lactone en 4-(methylthio)pyrrolo[2,1-f][1,2,4]triazine onder basische omstandigheden. Verschillende reactiecondities voor de ontscherming van de benzyl groupen werden uitgeprobeerd en een palladium-gekatalyseerde waterstoftransfer reactie liet ons toe om de gewenste verbinding te isoleren in een goed rendement. Het onderzoek naar de antiproliferatieve eigenschappen van deze verbinding toonde aan dat dit xylo-C-nucleoside antitumorale activiteit vertoonde in een aantal kanker cellijnen zoals de humane leukemie HL-60 cellijn (IC50 = 1.9 µM) en de longkanker cellijn NCI-H460 (IC50 = 2.0 µM).

Om het studieterrein van de C-nucleoside fosfonaten verder te bestuderen werd tenslotte de synthese van een l-threose C-nucleoside met een fosfonomethoxy groep op de 3’-positie en een pyrrolo[2,1-f][1,2,4]triazin-4-amine als nucleobase uitgevoerd, zoals beschreven in Hoofdstuk 5. Dit C-nucleoside werd bekomen via een koppeling tussen een benzyl beschermd l-threono-1,4-lactone en 4-(methylthio)pyrrolo[2,1-f][1,2,4]triazine. Er werd geopteerd voor een tert-butyldifenylsilyl groep voor de regioselectieve bescherming van de 3’-hydroxyl groep, die dan op een later stadium van de synthese terug werd afgesplitst om aldus een sleutelintermediair te bekomen met een vrije 3’-hydroxyl groep. Vervolgens werd een fosfonaat groep succesvol geïntroduceerd onder basische omstandigheden om aldus het gewenste eindproduct te bekomen. The threose C-nucleoside analogen werden geëvalueerd voor hun antivirale activiteit tegen een aantal RNA- en DNA-virussen. Hierbij werd geen antivirale activiteit, noch cytotoxiciteit, waargenomen. De testen tegen HBV zijn nog lopende.

Datum:25 sep 2015  →  23 sep 2019
Trefwoorden:antiviral
Disciplines:Ontdekking en evaluatie van biomarkers, Ontdekking en evaluatie van geneesmiddelen, Medicinale producten, Farmaceutica, Farmacognosie en fytochemie, Farmacologie, Farmacotherapie, Toxicologie en toxinologie, Andere farmaceutische wetenschappen
Project type:PhD project