Σχεδιασμός, σύνθεση και αξιολόγηση πεπτιδικών και μη πεπτιδικών αναλόγων της εκλυτικής ορμόνης των γοναδοτροπινών gonadotropin releasing hormone GnRH

Abstract

Gonadotropin Releasing Hormone (GnRH or LHRH) is a decapeptide responsible for the control and secretion of the gonadotropin hormones (LH and FSH) and therefore regulates the reproductive axis. Altered GnRH peptide analogues have been used for the treatment of fertility problems and hormone-dependent cancer. Anticancer drugs are powerful and very effective but with serious side effects. The development of a novel targeted cancer treatment with reduced side effects is of great interest and a challenge for the pharmaceutical industry.In this thesis, design and development of GnRH peptide analogues with a D-amino acid in position 6 as well as with a modified C-terminal based on Leuprolide are reported. The final synthesized peptide analogues contained a thiol group on the side chain of the amino acid in position 6.Moreover, design and synthesis of anthraquinone analogues as well as development of a modified mitoxantrone analogue, a commercially available drug, were carried out. The final compounds included also a thiol group. The conjugation of the synthesized compounds with the altered GnRH peptide analogues was accomplished with the formation of a disulfide bond.The target of this thesis was the binding of the peptide analogue to the GnRH receptor expressed in cancer cells and the subsequent release of the cytotoxic compound (anthraquinone/mitoxantrone analogue) via the reduction of the disulfide bond by the thioredoxin system.Finally, conformational studies of the peptide analogue [DLys6, Pro9-NHEt]GnRH and the respective conjugates with the anthraquinone analogues were carried out, using Molecular Modeling techniques.

Η εκλυτική ορμόνη των γοναδοτροπινών (GnRH ή LHRH) είναι ένα δεκαπεπτίδιο υπεύθυνο για τον έλεγχο και την απελευθέρωση των γοναδοτροπινών ορμονών LH και FSH και κατ’ επέκταση για τη ρύθμιση της λειτουργίας του αναπαραγωγικού άξονα. Τροποποιημένα πεπτιδικά ανάλογα της GnRH χρησιμοποιούνται για τη θεραπεία προβλημάτων γονιμότητας αλλά και του ορμονοεξαρτώμενου καρκίνου, καθώς οι υποδοχείς της GnRH εκφράζονται σε μεγάλο ποσοστό σε διαφορετικούς τύπους καρκινικών κυττάρων. Τα αντικαρκινικά φάρμακα που χρησιμοποιούνται είναι ισχυρά και αποτελεσματικά, αλλά με σοβαρές παρενέργειες. Η ανάπτυξη μίας καινοτόμου στοχευμένης θεραπείας με καλύτερη αποτελεσματικότητα και μειωμένες παρενέργειες παρουσιάζει μεγάλο ενδιαφέρον και αποτελεί ερευνητική πρόκληση.Στα πλαίσια της διδακτορικής διατριβής πραγματοποιήθηκε σχεδιασμός και σύνθεση πεπτιδικών αναλόγων της GnRH με χρησιμοποίηση D-αμινοξέων στη θέση 6 καθώς και με τροποποιήσεις στο C-τελικό άκρο, σύμφωνα με το Leuprolide. Τα τελικά πεπτιδικά ανάλογα που συντέθηκαν είχαν τροποποιηθεί κατάλληλα, ώστε να εισαχθεί μία θειολομάδα στην πλευρική αλυσίδα του αμινοξέος στη θέση 6. Επίσης, πραγματοποιήθηκε σχεδιασμός και σύνθεση αναλόγων ανθρακινόνης καθώς και ανάπτυξη τροποποιημένου αναλόγου της εμπορικά διαθέσιμης μιτοξανδρόνης, με σκοπό επίσης την εισαγωγή μίας θειολομάδας. Ακολούθησε η σύζευξη των συντεθειμένων αναλόγων με τα τροποποιημένα πεπτιδικά ανάλογα της GnRH μέσω δισουλφιδικού δεσμού. Απώτερος στόχος της διδακτορικής διατριβής ήταν η δέσμευση του πεπτιδικού αναλόγου στον υποδοχέα της GnRH των καρκινικών κυττάρων και η απελευθέρωση της κυτταροτοξικής ένωσης (ανάλογο ανθρακινόνης/μιτοξανδρόνης) μέσω αναγωγής του δισουλφιδικού δεσμού με την συμμετοχή του συστήματος της θειορεδοξίνης. Τέλος, έγινε διαμορφωτική μελέτη του πεπτιδικού αναλόγου [DLys6, Pro9-NHEt]GnRH καθώς και των αντίστοιχων συζευγμάτων του πεπτιδίου με τα ανάλογα ανθρακινόνης με χρήση τεχνικών Μοριακής Μοντελοποίησης.