Σχεδιασμός, σύνθεση και μελέτη βιολογικής δράσης νέων θειαζολικών παραγώγων

Abstract

This work presents and discusses the design and synthesis of 54 novel 2, 3-aryl-thiazolidin-4-ones, with increased activity against human immunodeficiency virus (HIV). HIV is the causative agent of the Acquired Immunodeficiency Syndrome (AIDS), an infectious disease with increasing incidence worldwide. Non-nucleoside reverse transcriptase inhibitors or NNRTIs play an important role in the treatment of AIDS. However, despite the fact that many compounds are already used as anti-HIV drugs, research into the development of new inhibitors continues as the virus develops resistant strains, limiting their use. Taking into account the best features of available NNRTIs and with the aid of Molecular docking studies, it is attempted to synthesize new compounds that will not be blocked by small mutations in the reserve transcriptase (RT) binding domain, but they will exhibit a large number of interactions with RT by enhancing their anti-HIV-activity. The synthesis of the selected compounds was carried out by one-pot reaction of the appropriate heteroaromatic amine with a substituted benzaldehyde and thioglycolic acid. Identification of the products was performed using spectroscopic methods (IR, 1H-NMR, 13C-NMR and MS).Finally, an in vitro study of the inhibitory activity of the new compounds on HIV-1 RT was performed using both the immunoenzymatic colorimetric and the radioisotope methods.Molecular docking studies were carried out to enable the design of new HIV-1 RT inhibitors. The binding free energies of compounds to HIV-1 RT were found to have a good correlation with the experimental inhibitory activities. The most favorable binding mode of top-ranking compounds will be useful in designing new NNRTIs.Finally, due to the importance of antimicrobial drugs for the treatment of many microbial infections in immunocompromised patients, such as those with AIDS, in vitro studies were performed to test the antimicrobial activity of the compounds, followed by docking studies for the prediction of the most potent mechanism of antimicrobial action.

Στην παρούσα διδακτορική διατριβή επιχειρείται ο σχεδιασμός και η σύνθεση νέων ενώσεων, με αυξημένη δράση κατά του ιού της ανθρώπινης ανοσοανεπάρκειας (HIV). Ο ιός HIV είναι ο αιτιολογικός παράγων του Συνδρόμου Επίκτητης Ανοσολογικής Ανεπάρκειας (AIDS), μιας λοιμώδης νόσου με αυξανόμενη επίπτωση παγκοσμίως. Οι μη νουκλεοσιδικοί αναστολείς της αντίστροφης μεταγραφάσης (RT) ή NNRTIs διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στην θεραπεία του AIDS. Ωστόσο, παρά το γεγονός ότι πολλές ενώσεις χρησιμοποιούνται ήδη ως φάρμακα κατά του HIV, η έρευνα για την ανάπτυξη νέων αναστολέων συνεχίζεται, καθώς ο ιός αναπτύσσει ανθεκτικά στελέχη, περιορίζοντας την χρησιμοποίησή τους. Λαμβάνοντας υπόψη τα καλύτερα χαρακτηριστικά των διαθέσιμων NNRTIs από την βιβλιογραφία και με τη βοήθεια in silico μελετών πρόσδεσης (Docking) καθώς και του υπολογιστικού προγράμματος πρόβλεψης της βιολογικής δράσης PASS, επιχειρείται ο σχεδιασμός και η σύνθεση νέων ενώσεων που δεν θα εμποδίζονται από μικρές μεταλλάξεις στην περιοχή σύνδεσης με την RT, αλλά θα εμφανίζουν περισσότερες αλληλεπιδράσεις με αυτήν, ενισχύοντας την αντι-HIV-δράση τους. Στην παρούσα διατριβή σχεδιάστηκαν και συντέθηκαν 54 νέες 2-αρυλο-3-ενζο[d]θειαζολ-θειαζολιδιν-4-όνες. Η σύνθεση των ενώσεων έγινε σύμφωνα με αντίδραση ενός βήματος («one pot») μεταξύ μιας ετεροαρωματικής αμίνης, μιας υποκατεστημένης βενζαλδεΰδης και του θειογλυκολικού οξέος. Επιπλέον της «κλασσικής» μεθόδου, πραγματοποιήθηκε ανάπτυξη ενός βελτιωμένου πρωτοκόλλου σύνθεσης σε περιβάλλον μικροκυμάτων, με ελαχιστοποίηση του απαιτούμενου χρόνου της αντίδρασης, καθώς και αύξηση της απόδοσης και της καθαρότητας των ενώσεων.Η ταυτοποίηση των προϊόντων πραγματοποιήθηκε με τη χρήση φασματοσκοπικών μεθόδων (IR, 1H-NMR, 13C-NMR και MS για μερικά παράγωγα). Πραγματοποιήθηκε in vitro μελέτη της ανασταλτικής δράσης των νέων ενώσεων επί της HIV-1 RT με την χρησιμοποίηση τόσο της ανοσοενζυμικής χρωματομετρικής, όσο και της ραδϊοισοτοπικής μεδόδου. Τέλος, λόγω της ουσιώδους σημασίας των αντιμικροβιακών φαρμάκων για τη θεραπεία πολλών μικροβιακών λοιμώξεων σε άτομα με ανοσοκαταστολή, όπως στους πάσχοντες από AIDS, πραγματοποιήθηκαν in vitro δοκιμασίες για να ελεγχθεί η αντιμικροβιακή δράση των ενώσεων, ακολοθούμενες απο in silico μελέτες πρόσδεσης (Docking) για την εξακρίβωση του πιθανού μηχανισμού αντιμικροβιακής δράσης τους.