Σύνθεση υβριδικών ενώσεων στη στοχευμένη θεραπεία για τον καρκίνο

Abstract

The integrin ανβ3 and the VEGF receptor represent crucial targets in the realm of targeted drug delivery due to their frequent overexpression or mutation in various cancer types. These receptors are intricately intertwined within cellular signalling pathways, where the activation of one pathway can significantly influence the behaviour of the other. The strategic design and synthesis of complicated hybrid compounds, tailored to modulate these signalling pathways hold the potential to create new anticancer therapeutics characterized by exceptional pharmacokinetic and pharmacodynamic attributes. This doctoral dissertation endeavours to elucidate the synthesis methodologies, biochemical analyses, computational modelling, and biological evaluations of novel hybrid compounds that target the ανβ3 integrin and VEGFR pathways. These hybrid molecules include the combination of angiogenesis inhibitors with the RGD peptide, antimetabolites, and moieties capable of inducing targeted degradation. In the first chapter, the synthesis of two peptide conjugates of the first-generation SRPK1 kinase inhibitor, SRPIN803, with the pentapeptide c(RGDyK), is presented. This chapter centers on the intricacies involved in merging SRPIN803 with other biologically active molecules, a challenge exacerbated by its phenolic terminus. Additionally, solid-phase peptide synthesis (SPPS) of c(RGDyK) starting from protected amino acids is developed. Finally, the computational and preclinical results of the compounds are presented, highlighting their anti-angiogenic potential. In the second chapter, the complete synthesis of the second-generation nanomolar SRPK1 inhibitor, JH-VII-139-1, is developed. The chapter includes the synthesis of three conjugates of JH-VII-139-1 with c(RGDyK), followed by the determination of the most stable among these conjugates. Subsequently, the synthesis of a trifunctional analogue carrying the fluorescent compound fluorescein is undertaken. This is followed by the revelation of cellular uptake of the peptide-drug conjugates of c(RGDyK) through fluorescence imaging. In the third chapter, hybrid compounds of angiogenesis inhibitors SRPIN803 and JH-VII-139-1 with antimetabolites such as gemcitabine, fluorouracil, and methotrexate are presented. The conjugation of the most potent inhibitor JH-VII-139-1 with three compounds inducing proteolysis, namely YTK-105, pomalidomide, and Boc3Arg, is then developed. Different conjugation techniques using cleavable and stable linkers are examined, as well as their contribution to the overall activity of the conjugates.

Οι ιντεγκρίνες ανβ3 και ο υποδοχέας του VEGF είναι δυο σημαντικοί στόχοι στη στοχευμένη μεταφορά φαρμάκων καθώς βρίσκονται υπερεκφρασμένοι ή μεταλλαγμένοι σε πολλούς τύπους καρκίνου. Τα μονοπάτια στα οποία εμπλέκονται είναι στενά συνδεδεμένα μεταξύ τους, και η ενεργοποίηση του ενός μονοπατιού συμβάλει στη διαφοροποίηση του άλλου. Ο καθολικός σχεδιασμός και η σύνθεση πολύπλοκων υβριδικών ενώσεων που στοχεύουν αυτές τις σηματοδοτικές οδούς, μπορεί να συμβάλλει στη δημιουργία νέων αντικαρκινικών φαρμάκων με εξαιρετικές φαρμακοκινητικές και φαρμακοδυναμικές ιδιότητες. Στην παρούσα διδακτορική διατριβή αναπτύσσονται οι τεχνικές σχεδιασμού, η σύνθεση, η ανάλυση, η υπολογιστική και βιολογική εκτίμηση νέων υβριδικών ενώσεων που στοχεύουν τις οδούς των ιντεγκρινών ανβ3 και του VEGFR. Αυτές οι υβριδικές ενώσεις συνδυάζουν αναστολείς αγγειογένεσης με το πεπτίδιο RGD, τους αντιμεταβολίτες και τα μικρά μόρια που υπάγουν την πρωτεόλυση. Στο πρώτο υποκεφάλαιο παρουσιάζεται η σύνθεση δυο πεπτιδικών συζευγμάτων του αναστολέα της κινάσης SRPK1 πρώτης γενιάς, SRPIN803, με το πενταπεπτίδιο c(RGDyK). Το υποκεφάλαιο εστιάζει στα προβλήματα που παρουσιάζει η σύζευξη του SRPIN803 με άλλα βιοδραστικά μόρια λόγω του φαινολικού άκρου του. Επιπρόσθετα, αναπτύσσεται η πεπτιδική σύνθεση στερεάς φάσης του c(RGDyK) που ξεκινάει από προστατευμένα αμινοξέα. Στο τέλος παρουσιάζονται τα υπολογιστικά και τα προκλινικά αποτελέσματα των συζευγμάτων τα οποία αναδεικνύουν την αντί-αγγειογενετική ικανότητα τους. Στο δεύτερο υποκεφάλαιο αναπτύσσεται η εξ ολοκλήρου σύνθεση του νανομοριακού αναστολέα της SRPK1 δεύτερης γενιάς, JH-VII-139-1. Παρουσιάζεται η σύνθεση τριών συζευγμάτων του JH-VII-139-1 με το c(RGDyK) και μετά τον προσδιορισμό του σταθερότερου από αυτά, αναπτύσσεται η σύνθεση τριδραστικού αναλόγου που φέρει την φθορίζουσα ουσία φλουορεσκεΐνη. Στη συνέχεια, μέσω οπτικοποίησης φθορισμού, αποκαλύπτεται η κυτταρική πρόσληψη των πεπτιδικών συζευγμάτων του c(RGDyK). Στο τρίτο υποκεφάλαιο παρουσιάζονται οι συνθέσεις υβριδικών ενώσεων των αναστολέων αγγειογένεσης SRPIN803 και JH-VII-139-1 με αντιμεταβολίτες όπως η γεμσιταβίνη, η φθοροουρακίλη και η μεθοτρεξάτη. Στη συνέχεια αναπτύσσεται η σύζευξη του πιο δραστικού αναστολέα JH-VII-139-1 με τρεις ενώσεις που επάγουν πρωτεόλυση: το YTK-105, την πομαλιδομίδη και την Boc3Arg. Στο υποκεφάλαιο εξετάζονται διάφορες τεχνικές σύζευξης μέσω διασπώμενων και σταθερών συνδετών καθώς και η συνεισφορά τους στην συνολική δραστικότητα των συζευγμάτων.