Ανάπτυξη νέων καινοτόμων χημειοθεραπευτικών από την σύζευξη μιτοχονδριοτροπικών παραγόντων με οξαδιαζολικά παράγωγα

Abstract

Five new complexes of silver (I) with substituted 1,3,4-oxadiazole-2-thiones (X-PODTs) and pnictogen triphenylphosphine, were synthesized and fully characterized. The crystal structure of the substituted-1,3,4-oxadiazole-2-thiones was also characterized. The new complexes 1-5 were characterized in the solid state by X-ray crystallography, Fourier-transform infrared spectroscopy (FT-IR), melting point and in solution by UV-Vis, 1H-NMR spectroscopy. The formulae of the complexes are: Ag(PPh3)3H-PODT (1), Ag(PPh3)3o-Cl-PODT (2), Ag(PPh3)3m-Cl-PODT (3), Ag(PPh3)3o-F-PODT (4) and Ag(PPh3)3p-F-PODT (5). Furthermore, their stability in solution was examined with UV-Vis and 1H-NMR spectroscopies for 48 hours. The silver (I) atom coordinates with the X-PODT ligands via the sulphur atom of its sulphur-carbon double bond and with the three phosphorous atoms of triphenyl-phosphines. The geometry around silver (I) atom found to be distorted tetrahedral. The antiproliferative activity of new complexes was evaluated against human breast adenocarcinoma cancer cells, MCF-7 (hormone-dependent (HD)) and MDA-MB-231 (hormone-independent (HI)). All complexes exhibit antiproliferative activity. Furthermore, the new synthesized compounds exhibit selective inhibition of MCF-7 cells against MDA-MB-231 cells. All complexes exhibit stronger antiproliferative activity, 1.8-10.6 fold higher than cisplatin shows, against the two breast cancer cells lines. Generally, Ag(PPh3)3m-Cl-PODT and Ag(PPh3)3p-F-PODT complexes have better activity compared to other new complexes. The toxicity was examined in vitro against normal fetal lung fibroblast cells (MRC-5 cells). The genotoxicity was tested in vitro by micronucleus (MN) assay against MRC-5 cells. The synthesized complexes exhibit lower genotoxicity in comparison with cisplatin. The determination of the apoptotic cell death caused by new complexes, was confirmed by cell morphology study, DNA fragmentation study and acridine orange/ ethidium bromide (AO/EB) staining. The permeabilization of the mitochondrial membrane test revealed that tested new complexes induce apoptosis via mitochondrial pathways. Moreover, DNA binding studies demonstrated that the new compounds interact with CT-DNA molecules by small groove binding. Ag(PPh3)3p-F-PODT complex has the highest affinity (binding constant, kb) towards CT-DNA.

Στην παρούσα διδακτορική διατριβή συντέθηκαν, χαρακτηρίστηκαν και μελετήθηκαν πέντε νέες σύμπλοκες ενώσεις από την αντίδραση των υποκατεστημένων θειονο-οξαδιαζολίων-1,3,4 (X-PODT) με το άλας του AgNO3 και την μιτοχονδριοτροπική τριφαίνυλοφωσφίνη. Επίσης μελετήθηκε η κρυσταλλική δομή των υποκατεστημένων θειονο-οξαδιαζολίων-1,3,4. Τα νέα σύμπλοκα 1-5 χαρακτηρίστηκαν σε στερεή κατάσταση με μελέτη της περίθλασης ακτίνων Χ (XRD), φασματοσκοπία υπερύθρου (FT-IR), μελέτη του σημείου τήξεως και σε υγρή κατάσταση με φασματοσκοπία υπεριώδους-ορατού (UV-Vis) και φασματοσκοπία πυρηνικού μαγνητικού συντονισμού πρωτονίου (1H-NMR). Οι μοριακοί τύποι τους είναι οι: Ag(PPh3)3H-PODT (1), Ag(PPh3)3o-Cl-PODT (2), Ag(PPh3)3m-Cl-PODT (3), Ag(PPh3)3o-F-PODT (4), Ag(PPh3)3p-F-PODT (5). Επίσης ελέγχθηκε η σταθερότητα τους σε διάλυμα DMSO-d6 με φασματοσκοπία UV-Vis και 1H-NMR για χρονικό διάστημα 48 ωρών. Το X-PODT συναρμόζεται στον άργυρο μέσω του ατόμου του θείου του διπλού δεσμού άνθρακα-θείου και με τα τρία άτομα φωσφόρου των μορίων τριφαινυλοφωσφίνης, σχηματίζοντας μια παραμορφωμένη τετραεδρική δομή. Στη συνέχεια ελέγχθηκε η αντιπολλαπλασιαστική δράση των νέων συμπλόκων έναντι δύο καρκινικών κυτταρικών σειρών του μαστού: την MCF-7, η οποία εκφράζει υποδοχείς ορμονών και την MDA-MB-231, όπου απουσιάζουν οι υποδοχείς ορμονών. Όλα τα σύμπλοκα έδειξαν αντικαρκινική δράση. Επιπλέον τα νέα σύμπλοκα έδειξαν εκλεκτική δράση έναντι της κυτταρικής σειράς MCF-7 σε σχέση με τη κυτταρική σειρά MDA-MB-231. Όλα τα σύμπλοκα είναι 1.8-10.6 φορές πιο δραστικά από το cisplatin έναντι των δύο καρκινικών σειρών. Εξ’ αυτών τα σύμπλοκα Ag(PPh3)3m-Cl-PODT καιAg(PPh3)3p-F-PODT εμφάνισαν την ισχυρότερη αντικαρκινική δράση. Η τοξικότητα τους ελέγχθηκε in vitro στους φυσιολογικούς ινοβλάστες MRC-5, ενώ η πιθανή γονοτοξικότητα ελέγχθηκε in vitro με μελέτη μικροπυρηνίσκων, όπου τα νέα σύμπλοκα έδειξαν χαμηλή γονοτοξικότητα. Οι μελέτες της μορφολογίας των κυττάρων, του κατακερματισμού του πυρηνικού DNA, της χρώσης με τις χρωστικές AO/EB καθώς και της διαπερατότητας της μιτοχονδριακής μεμβράνης οδηγούν στο συμπέρασμα ότι τα νέα σύμπλοκα Ag(PPh3)3Χ-PODT προκαλούν απόπτωση μέσω του κατακερματισμού του DNA, είτε δρώντας απευθείας σε αυτό, είτε με ενεργοποίηση των μονοπατιών που οδηγούν σε κατακερματισμό του κυτταρικού DNA. Τέλος ελέγχθηκε ο μηχανισμός δράσης ex vivo των συμπλόκων στο CT-DNA και αποκαλύφθηκε ότι αυτά έχουν την ικανότητα να αλληλεπιδρούν με τα μόρια DNA μέσω συναρμογής στη μικρή αύλακα της διπλής έλικας, ενώ το σύμπλοκο Ag(PPh3)3p-F-PODT εμφανίζει την μεγαλύτερη συγγένεια (μεγαλύτερη σταθερά δέσμευσης,kb) με το CT-DNA.