Fousteris Emmanouil PhD

download Fousteris Emmanouil PhD

of 501

Transcript of Fousteris Emmanouil PhD

  • 8/16/2019 Fousteris Emmanouil PhD

    1/500

     

    Ε Μ Μ  Α Ν Ο Υ Η  Λ   Α. Φ Ο Υ Σ  Τ Ε Ρ Η Σ 

    ΦΑΡΜΑΚΟΠΟΙΟΣ 

    ΣΥΝΘΕΣΗ ΝΕΩΝ ΠΥΡΡΟΛΟΚΑΡΒΑΖΟΛΙΚΩΝ  ΑΝΑΛΟΓΩΝ  ΤΟΥ 

    ΙΝΔΟΛΟΚΑΡΒΑΖΟΛΙΚΟΥ ΣΚΕΛΕΤΟΥ  ΦΥΣΙΚΩΝ ΠΡΟΪΟΝΤΩΝ 

    ΩΣ  ΑΝΑΣΤΟΛΕΩΝ ΕΝΖΥΜΩΝ  ΤΟΥ Κ ΥΤΤΑΡΙΚΟΥ Κ ΥΚΛΟΥ 

    Δ Ι Δ  Α  Κ   Τ Ο Ρ Ι Κ  Η  Δ Ι  Α   Τ Ρ Ι Β Η 

    ΥΠΟΒΛΗΘΗΚΕ ΣΤΟ ΦΑΡΜΑΚΕΥΤΙΚΟ ΤΜΗΜΑ 

    ΤΟΥ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟΥ ΠΑΤΡΩΝ 

    ΠΑΤΡΑ  2004

  • 8/16/2019 Fousteris Emmanouil PhD

    2/500

     

    «Η έγκριση της Διδακτορικής διατριβής από το Φαρμακευτικό Τμήμα του 

    Πανεπιστημίου Πατρών, δεν  υποδηλοί αποδοχή των γνωμών του συγγραφέα.» ( Νόμος 

    5343/32, άρθρ. 202 § 2)

  • 8/16/2019 Fousteris Emmanouil PhD

    3/500

     

    …….στους  γονείς   μου 

     Αρτέμη και  Ελευθερία……. 

  • 8/16/2019 Fousteris Emmanouil PhD

    4/500

     

    .......στην  Κατερίνα και τον  Αντώνη 

    που  μας  κοιτούν από ψηλά…….. 

  • 8/16/2019 Fousteris Emmanouil PhD

    5/500

    ΠΡΟΛΟΓΟΣ 

    Η παρούσα μελέτη εκπονήθηκε στο Εργαστήριο Φαρμακευτικής Χημείας του 

     Τμήματος Φαρμακευτικής του Πανεπιστημίου Πατρών και αποτελεί μια ερευνητική προσπάθεια σχεδιασμού και σύνθεσης νέων χημικών μορίων με σκοπό την εκλεκτική 

    στόχευση  ενζύμων  του  κυτταρικού  κύκλου  και  την  εκδήλωση  αντινεοπλασματικής 

    δράσης.  Τα αποτελέσματα της παρούσας διατριβής αναμένεται να συμβάλλουν στη 

    διερεύνηση της σχέσης μεταξύ της χημικής δομής και της βιολογικής δραστικότητας 

    των εν λόγω ενώσεων, αποτελώντας παράλληλα χρήσιμο εργαλείο για τον περαιτέρω 

    σχεδιασμό νέων μορίων με βελτιωμένες ιδιότητες.

    Ευχαριστώ θερμά τον Επίκουρο Καθηγητή Φαρμακευτικής Χημείας κ. Σωτήρη 

    Νικολαρόπουλο  για  την  υπόδειξη  του  θέματος, την  καθοδήγησή  του  και  την ουσιαστική  του  συμπαράσταση  καθ’ όλη  τη  διάρκεια  της  εργασίας  αυτής. Επίσης,

    ιδιαίτερα  ευχαριστώ  τον  Καθηγητή  Φαρμακογνωσίας  και  Χημείας  Φυσικών 

    Προϊόντων κ. Παύλο Κορδοπάτη για τη βοήθειά του και τις υποδείξεις του κατά τη 

    διάρκεια εκπόνησης και συγγραφής της παρούσας μελέτης, τον Επίκουρο Καθηγητή 

    Φαρμακευτικής Χημείας κ. Γεώργιο Πάϊρα για τις ουσιαστικές του υποδείξεις σε όλα 

    τα στάδια της διατριβής και τον  Αναπληρωτή Καθηγητή κ. Χαράλαμπο Καμούτση 

    για τη βοήθειά του.

     Τις ευχαριστίες μου επίσης, εκφράζω προς την Επίκουρη Καθηγήτρια Μοριακής 

    Φαρμακολογίας κ. Ευαγγελία Παπαδημητρίου και την ερευνητική της ομάδα για τη 

    διεξαγωγή  των  βιολογικών  δοκιμών  ενώσεων  που  συντέθηκαν  στα  πλαίσια  της 

    παρούσας διατριβής.

    Ευχαριστώ  όλα  τα  μέλη  του  Εργαστηρίου  Φαρμακευτικής  Χημείας  και 

    ιδιαίτερα τους συναδέλφους μου κ. Ευαγγελία  Αρσένου, κ.  Άννα Κουτσουρέα και κ.

    Κατερίνα  Σπυριδωνίδου  για  την  πολύτιμη  βοήθεια  και  ουσιαστική  συμπαράσταση 

    τους κατά τη διάρκεια εκπόνησης της παρούσας εργασίας, καθώς και τον κ. Δημήτρη 

    Βαχλιώτη από το Κέντρο Ενόργανης  Ανάλυσης του Πανεπιστημίου Πατρών, για τη 

    λήψη των φασμάτων ΝΜR και τις στοιχειακές αναλύσεις.Επίσης, θερμά  ευχαριστώ  το   Τμήμα  Φαρμακευτικής  του  Πανεπιστημίου 

    Πατρών που μου έδωσε τη δυνατότητα να υλοποιήσω την παρούσα εργασία.

     Τέλος, οι  ευχαριστίες  προς  την  οικογένεια  μου  είναι  ένα  μικρό  δείγμα 

    ανταπόδοσης  της  ουσιαστικής  στήριξης  και  της  συμπαράστασης  που  μου  παρείχε 

    καθ΄ όλη τη διάρκεια των σπουδών μου. Χωρίς αυτούς τίποτα δε θα ήταν εφικτό.

  • 8/16/2019 Fousteris Emmanouil PhD

    6/500

     

  • 8/16/2019 Fousteris Emmanouil PhD

    7/500

     

    Π 

    Ε 

    Ρ 

    Ι 

    Ε 

    Χ 

    Ο 

    Μ 

    Ε 

    Ν 

    Α 

  • 8/16/2019 Fousteris Emmanouil PhD

    8/500

    Μανώλης  Φουστέρης : Διδακτορική Διατριβή  Περιεχόμενα 

    ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 

    Ε Ι Σ Α Γ Ω Γ Η 

    ΕΙΣΑΓΩΓΗ  3

    ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1ΜΕΤΑΔΟΣΗ ΤΗΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΣ ΣΤΟ ΚΥΤΤΑΡΟ. ΜΕΤΑΓΩΓΗ 

    ΣΗΜΑΤΟΣ  12

    Γενικά στοιχεία  12

    ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2ΑΥΞΗΤΙΚΟΙ ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΚΑΙ ΥΠΟΔΟΧΕΙΣ ΑΥΞΗΤΙΚΩΝ 

    ΠΑΡΑΓΟΝΤΩΝ  15

    Γενικά στοιχεία  15

    Υποδοχέας  του επιδερμικού αυξητικού παράγοντα (EGFR) 19

    Ο υποδοχέας  HER2 24

     Αγγειακός  επιθηλιακός  αυξητικός  παράγοντας  (VEGF) 27

    Το  μονοπάτι Ras/MAPK 31

     Στόχευση των  πρωτεϊνών  Ras 34

    Υποδοχέας  αυξητικού παράγοντα των  αιμοπεταλίων  (PDGF) 40

    Η  πρωτεΐνη Bcr-Abl 41

    Η  οικογένεια των  υποδοχέων  του αυξητικού παράγοντα του 

    ινώδους  (FGFR ) 44

    ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3ΜΕΤΑΓΡΑΦΙΚΟΙ ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΚΑΙ ΣΗΜΑΤΟΔΟΤΙΚΑ 

    ΜΟΝΟΠΑΤΙΑ  63

    Μεταγραφικοί  παράγοντες   63

    Κατηγορίες   μεταγραφικών  παραγόντων  και εμπλοκή τους  στον  

    καρκίνο  65

    Υπολειπόμενες  πυρηνικές  πρωτεΐνες  (Resident nuclear proteins) 67

    Μεταγραφικός  παράγοντας  AP-1 (Jun-Fos) 69

     Λανθάνοντες   μεταγραφικοί  παράγοντες   72

    Μεταγωγείς  σήματος  και ενεργοποιητές  της   μεταγραφής -

     Σηματοδοτικό  μονοπάτι JAK/STATs 72

    Ο παράγοντας  NF-κ B 74Το σηματοδοτικό  μονοπάτι WNT- β κατενίνης   78

    i

  • 8/16/2019 Fousteris Emmanouil PhD

    9/500

    Μανώλης  Φουστέρης : Διδακτορική Διατριβή  Περιεχόμενα 

    ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4ΚΥΤΤΑΡΙΚΟΣ ΚΥΚΛΟΣ  82

    Γενικά  82Γενική θεώρηση του κυτταρικού κύκλου  83

    Ποιοτικός  έλεγχος  του κυτταρικού κύκλου  85

    Ρύθμιση του κυτταρικού κύκλου  86

    Ρύθμιση των  CDKs 88

    Βιολογικές   λειτουργίες  των  CDKs 90

    Υποστρώματα των  CDKs 92

    Η  εξέλιξη του κυτταρικού κύκλου  93

     Ανασταλτικές  πρωτεΐνες  & κυτταρικός  κύκλος   95

    ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 ΚΑΡΚΙΝΟΣ ΚΑΙ ΚΥΤΤΑΡΙΚΟΣ ΚΥΚΛΟΣ  108

    CDKs 108

    Κυκλίνες   108

    Ένζυμα που ενεργοποιούν  τις  CDKs 109

     Αναστολείς  των  CDKs (CKIs) 110

    Υποστρώματα των  CDKs: pRb 111

     pRb κυτταρικός  κύκλος  και καρκίνος   113

    Πρωτεΐνες  των  σημείων  ελέγχου: p53 114

    Το δίκτυο του p53 116Τι ακολουθεί  την  ενεργοποίηση του p53 120

     p53 και καρκίνος   122

    ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 ΧΗΜΙΚΟΙ ΑΝΑΣΤΟΛΕΙΣ ΤΟΥ ΚΥΤΤΑΡΙΚΟΥ ΚΥΚΛΟΥ  129

    Έμμεση αναστολή των  CDKs 130

     Άμεση αναστολή των  CDKs 132

    Πρόσδεση ATP και άλλων  υποστρωμάτων  στις  CDKs 133

    Κατηγορίες  ATP-συναγωνιστικών  αναστολέων   135Πουρίνες   135

    Φλαβόνες   138

    Βουτυρολακτόνη (butyrolactone) 143

    Ινδολο[2,3-a]καρβαζόλια  144

    Πυριμιδίνες   146

    Πυριδο[2,3-d]πυριμιδόνες   148

    Οξοϊνδόλια  150

    Paullones 153

    Fascaplysin 156

    Hymenialdsisine 157

    ii

  • 8/16/2019 Fousteris Emmanouil PhD

    10/500

    Μανώλης  Φουστέρης : Διδακτορική Διατριβή  Περιεχόμενα 

     Ακριδόνες  και Βενζοθειαδιαζίνες   159

    Παράγωγα διαρυλουρίας   160

    ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7 ΤΟΠΟΪΣΟΜΕΡΑΣΕΣ  173

    Γενικά στοιχεία  174

    Τύποι τοποϊσομερασών   175

    Προκαρυωτικές  τοποϊσομεράσες   176

    Ευκαρυωτικές  τοποϊσομεράσες   178

    Τοποϊσομεράσες  και κυτταρικός  κύκλος   180

    Ευκαρυωτική DNA τοποϊσομεράση I 181

    Καταλυτικοί   μηχανισμοί   181

    Μηχανισμός  τρανσεστεροποίησης  και καταλυτικό κέντρο της  ανθρώπινης  topo I 183

    Βιολογικές   λειτουργίες  της  ευκαρυωτικής  topo I 185

    Ρύθμιση της  ευκαρυωτικής  topo I 187

     Σύνδεση της  topo I  με  άλλες  πρωτεΐνες . 188

    ΚΕΦΑΛΑΙΟ 8 ΧΗΜΙΚΟΙ ΑΝΑΣΤΟΛΕΙΣ ΤΟΠΟΪΣΟΜΕΡΑΣΗΣ Ι  196

     Δηλητήρια της  topo I 196

    Καμπτοθεκίνες  (CPTs) 196 Δομή και  χημεία  197

    Μηχανισμός  δράσης   198

     Άλλες   βιοχημικές  δράσεις  της  CPT 200

     Σχέσεις   χημικής  δομής - βιολογικής  δραστικότητας  των  CPTs 201

    Βενζοανθρακένια  208

    Βενζοφαιναθριδίνες  , πρωτοβερβερίνες . 209

     Άλλες  ετεροκυκλικές  αρωματικές  ενώσεις   210

    Ινδολοκαρβαζόλια  211

    Rebeccamycin 212

     Σχέσεις   χημικής  δομής   βιολογικής  δραστικότητας  rebeccamycin και παραγώγων  αυτής   215

    Ημισυνθετικά ανάλογα της  rebeccamycin 222

    Ινδολοκαρβαζολικά παράγωγα  με  δράσεις  εκτός  της  topo I 230

    Tjipanazoles 230

     Arcyriaflavins 233

    5,11-dihydroindolo[3,2-b]carbazoles 235

    Παράγωγα των  5,6,11,12-τετραϋδροϊνδολο[2,3-a]

    καρβαζολίων   237

     Άλλα δηλητήρια της  topo I 237

    Βενζιμιδαζόλια  237

    iii

  • 8/16/2019 Fousteris Emmanouil PhD

    11/500

    Μανώλης  Φουστέρης : Διδακτορική Διατριβή  Περιεχόμενα 

    Ενώσεις  που αλληλεπιδρούν   με  την   μικρή αύλακα του DNA 238

    Bulgarein 238

    DNA ενδοπαρεμβολείς . 238

     Συζεύγματα ανθρακενυλο-αμινοξέων   238Καταστολείς  της  topo I 239

    Σ Κ Ο Π Ο Σ 

    ΣΚΟΠΟΣ ΤΗΣ ΠΑΡΟΥΣΑΣ ΜΕΛΕΤΗΣ  259

    Θ Ε Ω Ρ Η Τ Ι Κ Ο  Μ Ε Ρ Ο Σ 

    ΚΕΦΑΛΑΙΟ 9 ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΤΗΣ ΧΗΜΕΙΑΣ ΤΟΥ ΠΥΡΡΟΛΙΟΥ  263

    Γενικά στοιχεία  263

    Ηλεκτρόφιλη αρωματική υποκατάσταση σε  άνθρακα του 

    πυρρολίου  265

    Ηλεκτρόφιλη υποκατάσταση στο άζωτο του πυρρολίου  266

    ΚΕΦΑΛΑΙΟ 10 

    ΣΥΝΘΕΣΗ ΥΠΟΚΑΤΕΣΤΗΜΕΝΩΝ ΠΥΡΡΟΛΙΚΩΝ ΚΑΙ ΤΕΤΡΑΫΔΡΟΪΝΔΟΛΙΚΩΝ ΠΑΡΑΓΩΓΩΝ  267

     Σύνθεση του αιθυλικού 2-πυρρολο-καρβοξυλικού εστέρα  267

    Ηλεκτρόφιλη αρωματική υποκατάσταση του αιθυλικού 2-

    πυρρολο-καρβοξυλικού εστέρα και 2,4-διϋποκατεστημένα 

    πυρρόλια  270

     Ακυλίωση Friedel-Crafts του αιθυλικού 2-πυρρολο-καρβοξυλικού 

    εστέρα  271

    Επιλογή στρατηγικής  σύνθεσης  ινδολικών  παραγώγων  από 

    πυρρολικά παράγωγα  277

    ΚΕΦΑΛΑΙΟ 11 ΣΥΝΘΕΣΗ ΠΥΡΡΟΛΟΚΑΡΒΑΖΟΛΙΚΩΝ ΑΝΑΛΟΓΩΝ  285

    Εισαγωγικά στοιχεία  285

    Ινδολοποίηση κατά Fischer 288

    Μηχανισμός  της  ινδολοποίησης  κατά Fischer 289

    Καταλύτες  για την  ινδολοποίηση κατά Fischer 291

    Ο  ρόλος  της  καρβονυλικής  ένωσης   293

    Ο  ρόλος  της  υδραζίνης   294

    iv

  • 8/16/2019 Fousteris Emmanouil PhD

    12/500

    Μανώλης  Φουστέρης : Διδακτορική Διατριβή  Περιεχόμενα 

     Σύνθεση απλών  πυρρολοκαρβαζολικών  αναλόγων   296

     Διερεύνηση της   μεθόδου σύνθεσης  πυρρολο[2,3-a]καρβαζολικών  

    παραγώγων   297

    Επιλογή της   μεθόδου σύνθεσης  πυρρολο[2,3-a]καρβαζολικών  παραγώγων   302

     Αντιδραστήριο PPSE 303

    Περιγραφή της   μεθόδου σύνθεσης  των  πυρρολο[2,3-a]

    καρβαζολικών  παραγώγων   305

     Διερεύνηση των  συνθηκών  αρωματοποίησης   309

    Τοποϊσομερή προϊόντα από την  αντίδραση ινδολοποίησης   311

    Πυρρολο[2,3-a]καρβαζολικά παράγωγα από την  ινδολοποίηση 

    κατά Fischer του αιθυλικού 3- βρωμο-7-οξο-4,5,6,7-

    τετραϋδροϊνδολοκαρβοξυλικού εστέρα (37) 313

    ΚΕΦΑΛΑΙΟ 12 ΠΡΟΚΑΤΑΡΚΤΙΚΑ ΠΕΙΡΑΜΑΤΑ ΓΙΑ ΤΗΝ ΣΥΝΘΕΣΗ 

    ΤΡΟΠΟΠΟΙΗΜΕΝΩΝ ΕΝΔΙΑΜΕΣΩΝ ΚΑΙ ΤΕΛΙΚΩΝ 

    ΠΡΟΪΟΝΤΩΝ  323

    Προκαταρκτικά πειράματα για την  σύνθεση τροποποιημένων  

    πυρρολοκαρβαζολικών  αναλόγων   323

     Δημιουργία αμιδικού δεσμού στο 4-(2-αιθοξυκαρβονυλοπυρρολο-

    4-υλ ) βουτυρικό οξύ (30) 324

    Μετάθεση κατά Beckmann της  οξίμης  του αιθυλικού 4-(3- μεθοξυκαρβονυλοπροπιονυλ )πυρρολο-2-καρβοξυλικού εστέρα 

    (113) 326

    Εισαγωγή  λακταμικής  ομάδας  σε  τετραϋδροϊνδολικό σκελετό  328

    Ινδολοποίηση κατά Fischer του αιθυλικού 4-[2-(1,3-

    διθειολανυλ )]-7-οξο-4,5,6,7-τετραϋδροϊνδολο-καρβοξυλικού 

    εστέρα (40) 329

     Απομάκρυνση της  1,3-διθειολανικής  ομάδας  από τον  αιθυλικό 4-

    [2-(1,3-διθειολανυλ )]-7-οξο-4,5,6,7-τετραϋδροϊνδολο-

    καρβοξυλικού εστέρα (40) 330

    ΚΕΦΑΛΑΙΟ 13 ΠΡΟΣΤΑΣΙΑ ΤΟΥ ΠΥΡΡΟΛΙΚΟΥ ΑΖΩΤΟΥ ΠΥΡΡΟΛΙΚΩΝ ΚΑΙ 

    ΤΕΤΡΑΫΔΡΟΪΝΔΟΛΙΚΩΝ ΕΝΔΙΑΜΕΣΩΝ ΠΡΟΪΟΝΤΩΝ  333

    Προστατευτικές  ομάδες  του πυρρολίου  333

    Κριτήρια επιλογής  προστατευτικής  ομάδας   335

    Προστασία του αιθυλικού 2-πυρρολο-καρβοξυλικού εστέρα (2)  με  

     βενζολοσουλφονυλομάδα  337

    Προστασία του  μεθυλικού 4-[2-(1,3-διθειολανυλ )]-4-(2-

    αιθοξυκαρβο-νυλοπυρρολ-4-υλ ) βουτυρικού εστέρα (39)  με   338

    v

  • 8/16/2019 Fousteris Emmanouil PhD

    13/500

    Μανώλης  Φουστέρης : Διδακτορική Διατριβή  Περιεχόμενα 

     βενζολοσουλφονυλομάδα 

    Προστασία  με  διαιθοξυμεθυλομάδα (diethoxymethyl, DEM) 339

    Προστασία  με   μεθυλομάδα  341

    Προστασία  με   βενζυλομάδα  344

    ΚΕΦΑΛΑΙΟ 14 ΔΙΕΡΕΥΝΗΣΗ ΤΗΣ ΣΥΝΘΕΤΙΚΗΣ ΧΡΗΣΙΜΟΤΗΤΑΣ ΤΩΝ 

    ΠΡΟΣΤΑΤΕΥΜΕΝΩΝ ΣΤΟ ΠΥΡΡΟΛΙΚΟ ΑΖΩΤΟ ΕΝΔΙΑΜΕΣΩΝ 

    ΜΟΡΙΩΝ  348

     Χρησιμοποίηση των  προστατευμένων   μορίων  στο συνθετικό 

    σχήμα  348

    Ν - βενζολοσουλφονικά παράγωγα  348

    DEM-προστατευμένα παράγωγα  353

    Επιλογή της  Ν - μεθυλο προστασίας  για την  σύνθεση σημαντικών  ενδιαμέσων   355

    ΚΕΦΑΛΑΙΟ 15 ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΤΩΝ ΜΕΘΥΛΙΩΜΕΝΩΝ ΣΤΟ ΠΥΡΡΟΛΙΚΟ ΑΖΩΤΟ 

    ΕΝΔΙΑΜΕΣΩΝ ΜΟΡΙΩΝ ΣΤΟ ΣΥΝΘΕΤΙΚΟ ΣΧΗΜΑ  358

    Ν - μεθυλο κυκλική θειοκετάλη (128) 358

     Σύνθεση πυρρολοαζεπινόνης   359

     Αποπροστασία της  θειοκεταλοπυρρολολακτάμης  (141) 363

     Αποπροστασία Ν - μεθυλο κυκλικής  θειοκετάλης  (128) 366Ν - μεθυλο-πυρρολικός  εστέρας  (129) 369

    Ν - μεθυλο τετραϋδροϊνδολική κετόνη (127) 371

    Τροποποιημένα ανάλογα της  κετόνης  127 στην  3-θέση  371

    Εισαγωγή  βρωμίου  371

    Εισαγωγή κυανομάδας   373

    Εισαγωγή της  νιτροομάδας   374

     Διεύρυνση του τετραϋδροϊνδολικού δακτυλίου της  κετόνης  

    (127) 377

    Οξείδωση του τετραϋδροϊνδολικού δακτυλίου της  κετόνης  

    (127) 378 Αμίνωση του διπλού δεσμού της  4,7-ινδολοκινόνης   381

    Pd-καταλυόμενη οξειδωτική κυκλοποίηση της  

    αμινοϊνδολοκινόνης   382

    Π Ε Ι Ρ Α Μ Α Τ Ι Κ Ο  Μ Ε Ρ Ο Σ 

    ΑΝΤΙΔΡΑΣΤΗΡΙΑ – ΟΡΓΑΝΑ  393

    vi

  • 8/16/2019 Fousteris Emmanouil PhD

    14/500

    Μανώλης  Φουστέρης : Διδακτορική Διατριβή  Περιεχόμενα 

    ΚΕΦΑΛΑΙΟ 16  395

    ΜΕΘΟΔΟΙ ΣΥΝΘΕΣΗΣ ΑΠΛΩΝ ΠΥΡΡΟΛΙΚΩΝ ΚΑΙ 

    ΤΕΤΡΑΫΔΡΟΪΝΔΟΛΙΚΩΝ ΕΝΔΙΑΜΕΣΩΝ ΠΡΟΪΟΝΤΩΝ  395

     Σύνθεση αιθυλικού 2-πυρρολοκαρβοξυλικού εστέρα (2) 395

    2-τριχλωροακετυλο-πυρρόλιο (13) 395

     Αιθυλικός  2-πυρρολο-καρβοξυλικός  εστέρας  (2) 395

     Σύνθεση του αιθυλικού 7-οξο-4,5,6,7-τετραϋδροϊνδολο-2-

    καρβοξυλικού εστέρα (34) 396

    4-κετο-4-(2-αιθοξυκαρβονυλοπυρρολ-4-υλ ) βουτυρικό οξύ 

    (30) 396

    4-(2-αιθοξυκαρβονυλοπυρρολ-4-υλ ) βουτυρικό οξύ (32) 397

     Αιθυλικός  7-οξο-4,5,6,7-τετραϋδροϊνδολο-2-καρβοξυλικός  εστέρας  (34) 397

     Αιθυλικός  4-(3- μεθοξυκαρβονυλοπροπιονυλο )πυρρολο-2-

    καρβοξυλικός  εστέρας  (31) 398

     Αιθυλικός  4-(3- μεθοξυκαρβονυλοπροπυλο )πυρρολο-2-

    καρβοξυλικός  εστέρας  (33) 399

    4-(2-αιθοξυκαρβονυλοπυρρολ-4-υλ ) βουτυρικό οξύ (32) 399

    Εστεροποίηση της  καρβοξυλομάδας  του 4-κετο-4-(2-

    αιθοξυκαρβονυλοπυρρολ-4-υλ )  βουτυρικού οξέος   400

     Αιθυλικός  4-(3- μεθοξυκαρβονυλοπροπιονυλο )πυρρολο-2-

    καρβοξυλικός  εστέρας  (31) 400 Αιθυλικός  4-(3-αιθοξυκαρβονυλοπροπιονυλο )πυρρολο-2-

    καρβοξυλικός  εστέρας  (35) 401

     Σύνθεση αιθυλικού 6- βρωμο-7-οξο-4,5,6,7-τετραϋδροϊνδολο-2-

    καρβοξυλικού εστέρα (36) 401

     Σύνθεση αιθυλικού 3- βρωμο-7-οξο-4,5,6,7-τετραϋδροϊνδολο-2-

    καρβοξυλικού εστέρα (37) 402

    Υπερβρωμική υδροβρωμική πυριδίνη  402

     Αιθυλικός  3- βρωμο-7-οξο-4,5,6,7-τετραϋδροϊνδολο-2-

    καρβοξυλικός  εστέρας  (37) 402

     Σύνθεση του αιθυλικού 4-[2-(1,3-διθειολανυλ )]-7-οξο-4,5,6,7-τετραϋδρο-ϊνδολο-2-καρβοξυλικού εστέρα (40) 403

    4-[2-(1,3-διθειολανυλ )]-4-(2-αιθοξυκαρβονυλοπυρρολ-4-υλ )

     βουτυρικό οξύ (38) 403

     Aιθυλικός  4-[2-(1,3-διθειολανυλ )]-7-οξο-4,5,6,7-

    τετραϋδροϊνδολο-2-καρβοξυλικός  εστέρας  (40) 404

    Εστεροποίηση της  καρβοξυλομάδας  του 4-[2-(1,3-διθειολανυλ )]-

    4-(2-αιθοξυκαρβονυλοπυρρολ-4-υλ ) βουτυρικού οξέος   405

    Μεθυλικός  4-[2-(1,3-διθειολανυλ )]-4-(2-

    αιθοξυκαρβουνολοπυρρολ-4-υλ ) βουτυρικός  εστέρας  (39) 405

    vii

  • 8/16/2019 Fousteris Emmanouil PhD

    15/500

    Μανώλης  Φουστέρης : Διδακτορική Διατριβή  Περιεχόμενα 

    ΜΕΘΟΔΟΙ ΣΥΝΘΕΣΗΣ ΠΥΡΡΟΛΟ[2,3-a]ΚΑΡΒΑΖΟΛΙΚΩΝ 

    ΤΕΛΙΚΩΝ ΠΡΟΪΟΝΤΩΝ  406

    Παρασκευή των  Πυρρολο[2,3-a]καρβαζολικών   Αναλόγων   406Γενική  μέθοδος  παρασκευής  των  αρυλοϋδραζονών  (105a-i) 406

    Παρασκευή του αντιδραστηρίου PPSE 406

    Γενική  μέθοδος  παρασκευής  των  τελικών  προϊόντων  (80a-i) 406

     Αφυδρογόνωση των  4,5-διϋδρο-πυρρολο[2,3-a]καρβαζολικών  

    παραγώγων  (106a-i) 407

    Παρασκευή των  3-Βρωμο-πυρρολο[2,3-a]καρβαζολικών  

     Αναλόγων   410

    Γενική  μέθοδος  παρασκευής  των  αρυλοϋδραζονών  (108a-i) 410

    Παρασκευή του αντιδραστηρίου PPSE 410

    Γενική  μέθοδος  παρασκευής  των  τελικών  προϊόντων  (107a-i) 410 Αφυδρογόνωση των  3- βρωμο-4,5-διϋδρο-πυρρολο[2,3-

    a]καρβαζολικών  παραγώγων  109(a-i) 410

    ΜΕΘΟΔΟΙ ΣΥΝΘΕΣΗΣ ΟΞΙΜΩΝ ΑΠΛΩΝ ΠΥΡΡΟΛΙΚΩΝ ΚΑΙ 

    ΤΕΤΡΑΫΔΡΟΪΝΔΟΛΙΚΩΝ ΕΝΔΙΑΜΕΣΩΝ ΠΡΟΪΟΝΤΩΝ  413

     Σύνθεση  μίγματος  ισομερών  οξιμών  του 4-(2-

    αιθοξυκαρβονυλοπυρρολο-4-υλ ) βουτυρικού οξέος  (30) 413

     Σύνθεση της  syn-οξίμης  του αιθυλικού 4-(3-

    αιθοξυκαρβονυλοπροπιονυλο ) πυρρολο-2-καρβοξυλικού εστέρα (112) 415

     Σύνθεση της  syn-οξίμης  του αιθυλικού 4-(3-

     μεθοξυκαρβονυλοπροπιονυλο ) πυρρολο-2-καρβοξυλικού εστέρα 

    (113) 416

     Σύνθεση ισομερών  οξιμών  του αιθυλικού 4-[2-(1,3-

    διθειολανυλ )]-7-οξο-4,5,6,7-τετραϋδροϊνδολο-2-καρβοξυλικού 

    εστέρα (114a και 114b) 417

    ΜΕΘΟΔΟΙ ΣΥΝΘΕΣΗΣ Ν-ΥΠΟΚΑΤΕΣΤΗΜΕΝΩΝ 

    ΠΥΡΡΟΛΙΚΩΝ ΚΑΙ ΤΕΤΡΑΫΔΡΟΪΝΔΟΛΙΚΩΝ ΕΝΔΙΑΜΕΣΩΝ ΠΡΟΪΟΝΤΩΝ  419

    Ν -Βενζολοσουλφονυλο-παράγωγα  419

     Σύνθεση του αιθυλικού 1- βενζολοσουλφονυλο-2-πυρρολο-

    καρβοξυλικού εστέρα (120) 419

     Σύνθεση του αιθυλικού 1- βενζολοσουλφονυλο-4-(3-

     μεθοξυκαρβονυλο προπιονυλο )πυρρολο-2-καρβοξυλικού 

    εστέρα (132) 420

     Σύνθεση του  μεθυλικού 4-[2-(1,3-διθειολανυλ )]-4-(1-

     βενζολοσουλφονυλο-2-αιθοξυκαρβονολοπυρρολ-4- 421

    viii

  • 8/16/2019 Fousteris Emmanouil PhD

    16/500

    Μανώλης  Φουστέρης : Διδακτορική Διατριβή  Περιεχόμενα 

    υλ ) βουτυρικού εστέρα (121)

     Σύνθεση του 4-[2-(1,3-διθειολανυλ )]-4-(1-

     βενζολοσουλφονυλο-2-αιθοξυκαρβο-νυλοπυρρολ-4-

    υλ ) βουτυρικού οξέος  (133) 422 Σύνθεση του αιθυλικού 1- βενζολοσουλφονυλο-4-[2-(1,3-

    διθειολανυλ )]-7-οξο-4,5,6,7-τετραϋδροϊνδολο-2-

    καρβοξυλικού εστέρα (134) 422

    Ν - Διαιθοξυμεθυλο-παράγωγα  423

     Σύνθεση του αιθυλικού 1-διαιθοξυμεθυλο-2-πυρρολο-

    καρβοξυλικού εστέρα (123) 423

     Σύνθεση του  μεθυλικού 1-διαιθοξυμεθυλο-4-[2-(1,3-

    διθειολανυλ )]-4-(2-αιθοξυκαρβουνολοπυρρολ-4-

    υλ ) βουτυρικού εστέρα (124) 424

    Ν -Μεθυλο-παράγωγα  424Γενική  μέθοδος  Ν - μεθυλο προστασίας  πυρρολικών  και 

    τετραϋδροϊδολικών  ενδιαμέσων  υπό συνθήκες  κατάλυσης  

     μεταφοράς  φάσης   424

     Σύνθεση του 4-[2-(1,3-διθειολανυλ )]-4-(1- μεθυλο-2-

    αιθοξυκαρβουνολοπυρρολ-4-υλ ) βουτυρικού οξέος  (137) 426

    Κυκλοποίηση του οξέος  (137) προς  τον  αιθυλικό 1- μεθυλο-4-

    [2-(1,3-διθειολανυλ )]-7-οξο-4,5,6,7-τετραϋδροϊνδολο-2-

    καρβοξυλικό εστέρα (128) 427

    ΜΕΘΟΔΟΙ ΣΥΝΘΕΣΗΣ Ν-ΜΕΘΥΛΟ ΥΠΟΚΑΤΕΣΤΗΜΕΝΩΝ ΤΡΟΠΟΠΟΙΗΜΕΝΩΝ ΕΝΔΙΑΜΕΣΩΝ ΠΡΟΪΟΝΤΩΝ  428

     Σύνθεση της  anti-οξίμης  του αιθυλικού 1- μεθυλο-4-[2-(1,3-

    διθειολανυλ )]-7-οξο-4,5,6,7-τετραϋδροϊνδολο-2-καρβοξυλικού 

    εστέρα (140) 428

    Μετάθεση κατά Beckmann της  οξίμης  του αιθυλικού 1- μεθυλο-4-

    [2-(1,3-διθειολανυλ )]-7-οξο-4,5,6,7-τετραϋδροϊνδολο-2-

    καρβοξυλικού εστέρα  429

    Υδρόλυση της  1,3-διθειολανικής  ομάδας  του αιθυλικού 1- μεθυλο-

    4-[2-(1,3-διθειολανυλ )]-7-οξο-4,5,6,7-τετραϋδροϊνδολο-2-καρβοξυλικού εστέρα  430

     Σύνθεση της  syn-οξίμης  του αιθυλικού 1- μεθυλο-4-(3-

     μεθοξυκαρβονυλοπροπιονυλο )πυρρολο-2-καρβοξυλικού εστέρα 

    (147) 430

     Σύνθεση του αιθυλικού 1- μεθυλο-3- βρωμο-7-οξο-4,5,6,7-

    τετραϋδροϊνδολο-2-καρβοξυλικού εστέρα (151) 431

     Σύνθεση του αιθυλικού 1- μεθυλο-3-νιτρο-7-οξο-4,5,6,7-

    τετραϋδροϊνδολο-2-καρβοξυλικού εστέρα (153) 432

     Σύνθεση του αιθυλικού 1- μεθυλο-7-οξο-4,5,6,7,8-πενταϋδρο-

    πυρρολο[2,3-b]αζεπινο-2-καρβοξυλικού εστέρα (154) 433

    ix

  • 8/16/2019 Fousteris Emmanouil PhD

    17/500

    Μανώλης  Φουστέρης : Διδακτορική Διατριβή  Περιεχόμενα 

     Σύνθεση του αιθυλικού 8-ακετυλο-1- μεθυλο-7-οξο-4,5,6,7,8-

    πενταϋδρο-πυρρολο[2,3-b]αζεπινο-2-καρβοξυλικού εστέρα (155) 433

    ΜΕΘΟΔΟΙ ΣΥΝΘΕΣΗΣ ΠΥΡΡΟΛΟ[3,2-b]ΚΑΡΒΑΖΟΛΟΚΙΝΟΝΙΚΟΥ ΣΚΕΛΕΤΟΥ  435

    Οξείδωση του αιθυλικού 1- μεθυλο-7-οξο-4,5,6,7-

    τετραϋδροϊνδολο-2-καρβοξυλικού εστέρα (127) 435

     Αμίνωση του διπλού δεσμού του  αιθυλικού 1- μεθυλο-4, 7-διοξο-

    4,7-διϋδροϊνδολο-2-καρβοξυλικού εστέρα (146) 436

    Οξειδωτική κυκλοποίηση του αιθυλικού 1- μεθυλο-4, 7-διοξο-5-

    (N-ανιλινο )-4,7-διϋδροϊνδολο-2-καρβοξυλικού εστέρα (160) 437

    Π Α Ρ Α Ρ Τ Η Μ Α 

    Γενικά στοιχεία  441

    Μελέτη της  επίδρασης  των  πυρρολο[2,3-a]καρβαζολικών  

    αναλόγων  στον  πολλαπλασιασμό καρκινικών  κυττάρων  C 6 

    πλειόμορφου γλοιοβλαστώματος   443

    Μελέτη της  επίδρασης  των  πυρρολο[2,3-a]καρβαζολικών  

    αναλόγων  στη δράση του ενζύμου DNA-τοποϊσομεράση Ι   447

    Μελέτη της  επίδρασης  των  πυρρολο[2,3-a]καρβαζολικών  

    αναλόγων  στη δράση του ενζύμου της  κυκλινο-εξαρτώμενης  κινάσης  1 (CDK1) 449

    In vivo  μελέτη της  επίδρασης  πυρρολο[2,3-a]καρβαζολικών  

    αναλόγων  στη  χοριοαλλαντοϊκή  μεμβράνη εμβρύου όρνιθας   451

    Μελέτη της  επαγωγής  της  αγγειογένεσης   451

    Μελέτη τοξικότητας   452

    Σ Υ Ζ Η Τ Η Σ Η – Σ Υ Μ Π Ε Ρ Α Σ Μ Α Τ Α  457

    Π Ε Ρ Ι Λ Η Ψ Η  475

    S U M M A R Y 483

    x

  • 8/16/2019 Fousteris Emmanouil PhD

    18/500

    Μανώλης  Φουστέρης : Διδακτορική Διατριβή  Περιεχόμενα 

    ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΠΙΝΑΚΩΝ 

    Πίνακας 1.  Δραστικότητα του παραγώγου FLV-3 έναντι πρωτεϊνικών 

    κινασών.

    Πίνακας 2.  Δραστικότητα πυριδο[2,3-d]πυριμιδονικών  παραγώγων .

    Πίνακας 3.  Δραστικότητα (  μM) παραγώγων  της  κατηγορίας  των  

     paullones. 

    Πίνακας 4. Τύποι ευκαρυωτικών  DNA τοποϊσομερασών .

    Πίνακας 5.  Σύγκριση του θεραπευτικού εύρους  των  J-107088 και άλλων  

    παραγόντων   με  Xenografts PC-3 ανθρώπινου καρκίνου του 

    προστάτη.

    Πίνακας 6. Friedel-Crafts ακυλίωση του 2  με  διάφορα οξέα κατά Lewis.

    Πίνακας 7. Friedel-Crafts ακυλίωση του 2  με  διάφορα ακυλοχλωρίδια 

    παρουσία AlCl 3.

    Πίνακας 8.  Σύγκριση της  ακετυλίωσης  του 2  με  επίδραση 

    ακετυλοχλωριδίου και οξικού ανυδρίτη.

    Πίνακας 9. Friedel-Crafts ακυλίωση του 26  με  διάφορα οξέα κατά Lewis.

    Πίνακας 10.  Αντιδραστήρια και πειραματικές  συνθήκες  κατά τη 

    διερεύνηση σύνθεσης  πυρρολο[2,3-a]καρβαζολικών  

    παραγώγων .

    Πίνακας 11. Παρασκευή και  σύσταση PPSE σε  διάφορους  διαλύτες .

    Πίνακας 12.  Σύνθεση πυρρολο[2,3-a]καρβαζολικών  παραγώγων .

    Πίνακας 13.  Σύνθεση 3- βρωμο-πυρρολο[2,3-a]καρβαζολικών  

    παραγώγων .

    Πίνακας 14. Παρασκευή της  οξίμης  του κετο-οξέος  30. 

    Πίνακας 15. Μετάθεση κατά Beckmann της  οξίμης  113. 

    Πίνακας 16.  Αποπροστασία της  διθειοκεταλικής  κετόνης  40.

    Πίνακας 17. Προστασία του αζώτου της  τετραϋδροϊνδολικής  κετόνης  34

     με   βενζολοσουλφονυλομάδα.

    Πίνακας 18. Προστασία του αζώτου του πυρρολικού εστέρα 39  με  

     βενζολοσουλφονυλομάδα.

    Πίνακας 19. Προστασία του αζώτου πυρρολικών  και 

    τετραϋδροϊνδολικών  ενδιαμέσων   με   μεθυλομάδα.

    Πίνακας 20.  Αποτυχία εισαγωγής  της   βενζυλομάδας  στο άζωτο του 

     μεθυλεστέρα 39.

    xi

  • 8/16/2019 Fousteris Emmanouil PhD

    19/500

    Μανώλης  Φουστέρης : Διδακτορική Διατριβή  Περιεχόμενα 

    Πίνακας 21. Friedel-Crafts ακυλίωση του ενδιαμέσου 120 υπό την  

    επίδραση ηλεκτρικού ανυδρίτη.

    Πίνακας 22. Friedel-Crafts ακυλίωση του ενδιαμέσου 120 υπό την  

    επίδραση 3-καρβομεθοξυπροπιόνυλο  χλωριδίου. 

    Πίνακας 23.  Σύνθεση της  οξίμης  140.

    Πίνακας 24. Μετάθεση κατά Beckmann της  οξίμης  140. 

    Πίνακας 25.  Απομάκρυνση της  1,3-διθειολανικής  ομάδας  από το 

    παράγωγο 141.

    Πίνακας 26.  Απομάκρυνση της  1,3-διθειολανικής  ομάδας  από το 

    παράγωγο 128.

    Πίνακας 27. Νίτρωση του παραγώγου 127 .

    Πίνακας 28. Φασματοσκοπικά  χαρακτηριστικά των  πυρρολο[2,3-a]

    καρβαζολικών  αναλόγων .

    Πίνακας 29. Φυσικοχημικά  χαρακτηριστικά των  πυρρολο[2,3-a]

    καρβαζολικών  αναλόγων .

    Πίνακας 30. Φασματοσκοπικά  χαρακτηριστικά των  3- βρωμο-

    πυρρολο[2,3-a] καρβαζολικών  αναλόγων .

    Πίνακας 31. Φυσικοχημικά  χαρακτηριστικά των  3- βρωμο-πυρρολο[2,3-

    a]καρβαζολικών  αναλόγων .

    xii

  • 8/16/2019 Fousteris Emmanouil PhD

    20/500

    Μανώλης  Φουστέρης : Διδακτορική Διατριβή  Περιεχόμενα 

    ΣΥΝΤΜΗΣΕΙΣ ΚΑΙ ΞΕΝΟΓΛΩΣΣΟΙ ΟΡΟΙ 

    abs. absoluteAh Aryl hydrocarbon

    AMP Adenosine monophosphate

    Ar aromatic

    Arg Αργινίνη 

    Asp Ασπαραγινικό οξύ 

    ATP Adenosine 5’-triphosphate

    CAKs CDK activating kinases

    CAM Chorioallantoic membrane

    CAN Νιτρικό αμμωνιακό δημήτριο 

    CDKs Cyclin dependent kinases

    CKIs CDK inhibitors

    CPT Καμπτοθεκίνη 

    d doublet

    DCM Διχλωρομεθάνιο 

    DDQ 2,3-dichloro-5,6-dicyano-1,4-benzoquinone

    DEM diethoxymethyl

    DMF Διμεθυλοφορμαμίδιο 

    DMP Dess-Martin periodinate

    DMSO Διμεθυλοσουλφοξείδιο 

    DNA Δεσοξυριβοζονουκλεϊνικό οξύ 

    dsb double strand breaks

    EGF Epidermal growth factor

    ERKs Extracellular signal-regulated kinases

    FGF Fibroplast growth factor

    FTIs Farnesyltransferse inhibitors

    GBM Πλειόμορφο γλοιοβλάστωμα 

    GDP Guanosine diphosphate

    Glu Γλουταμινικό οξύ 

    GSK Glygogen synthase kinase

    GTP Guanosine triphosphate

    h hour

    HCMV Human cytomegalovirus

    His Ιστιδίνη 

    HMDS Hexamethyldisiloxane

    HPLC Υγρή Χρωματογραφία Υψηλής Απόδοσης 

    IBX o-iodoxybenzoic acid

    IC50 50% inhibitory concentration

    IL-1 Iντερλευκίνη 1

    IR Υπέρυθρη ακτινοβολία 

    xiii

  • 8/16/2019 Fousteris Emmanouil PhD

    21/500

    Μανώλης  Φουστέρης : Διδακτορική Διατριβή  Περιεχόμενα 

    Leu Λευκίνη 

    Lys Λυσίνη 

    m multiplet

    MAPK Mitogen-activated protein kinase

    NF-κB Nuclear factor κB

    NMR Πυρηνικός Μαγνητικός Συντονισμός 

    PCC Χλωροχρωμική πυριδίνη 

    PDGF Platelet-derived growth factor

    PKC Protein kinase C

    PPA Πολυφοσφωρικό οξύ 

    PPSE Polyphosphoric acid trimethylsilyl ester

    pRb Retinoblastoma protein

    p-TsOH π-τολουολοσουλφονικό οξύ 

    q quartetReflux Βρασμός 

    RTKs Receptor tyrosine kinases

    s singlet

    Ser Serine

    ssb single-strand break

    STATs Signal transducers and activators of transcription

    t triplet

    TBAB Βρωμιούχο τετραβουτυλαμμώνιο 

    TBHP Τριτοταγές-βουτυλυδροϋπεροξείδιο 

    TCDD 2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxinTFA Τριφθοροξικό οξύ 

    THF Τετραϋδροφουράνιο 

    Thr Θρεονίνη 

    TLC Χρωματογραφία Λεπτής Στοιβάδος 

    TNF-α  Tumor necrosis factor-α 

    topo Τοποϊσομεράση 

    VEGF Vascular endothelial growth factor

    Wat Νερό 

    δ  χημική μετατόπιση 

    Σ.τ. Σημείο τήξης 

    xiv

  • 8/16/2019 Fousteris Emmanouil PhD

    22/500

     

    Ε 

    Ι 

    Σ 

    Α 

    Γ 

    Ω 

    Γ 

    Η 

  • 8/16/2019 Fousteris Emmanouil PhD

    23/500

    Μανώλης  Φουστέρης : Διδακτορική Διατριβή  Εισαγωγή 

    ΕΙΣΑΓΩΓΗ 

    Η  θεραπευτική  εμπειρία  πενήντα  και  πλέον  ετών  στην  αντιμετώπιση 

    των νεοπλασιών έχει καταδείξει ότι ο καρκίνος δεν είναι μια, αλλά πολλές 

    ασθένειες, καθεμία με διακριτά χαρακτηριστικά και ειδικές θεραπευτικές 

    απαιτήσεις. Δεν  είναι  απλώς  μια  ασθένεια  ανεξέλεγκτου  κυτταρικού 

    πολλαπλασιασμού, παρόλο  που  η  εικόνα  αυτή  αποτελεί  κοινό 

    χαρακτηριστικό για όλους σχεδόν τους τύπους νεοπλασιών. Η μετάλλαξη 

    και η απορύθμιση γονιδίων που σχετίζονται με τον καρκίνο οδηγεί σε ένα 

    ευρύ φάσμα αλλαγών στην δομή του κυττάρου και την λειτουργία του, οι 

    οποίες συμβάλλουν στην εκδήλωση του κακοήθους φαινοτύπου και την παθολογική  συμπεριφορά. Η  αυτάρκεια  σε  αυξητικά  σήματα 

    πολλαπλασιασμού, η  απάθεια  σε  ανασταλτικά  σήματα  της  αύξησης, η 

    παράκαμψη  της  απόπτωσης, η  απόκτηση  απεριόριστης  αντιγραφικής  

    ικανότητας, η  επαγωγή  της  αγγειογένεσης, της  επέκτασης  και  της 

    μετάστασης  αποτελούν  βασικά  χαρακτηριστικά  γνωρίσματα  για  όλες 

    σχεδόν τις μορφές καρκίνου1.

    Ασθενείς  με  ποικίλου  τύπου  νεοπλασίες  παρουσιάζουν  ελάχιστη  ή 

    ασήμαντη  ανταπόκριση  ακόμα  και  σε  συνδυασμένες  θεραπείες 

    χειρουργικής, ραδιοθεραπείας  και  χημειοθεραπείας2. Αλλά  και  όταν 

    υπάρξει  ανταπόκριση, συχνά  τα  καρκινικά  κύτταρα  αναπτύσσουν 

    μηχανισμούς αντοχής οι οποίοι οδηγούν σε αποτυχία την εφαρμοζόμενη 

    αγωγή. Η  διερεύνηση  του  γενετικού  υπόβαθρου  της  έναρξης  μιας 

    κακοήθους  εξαλλαγής  και  της  σταδιακής  εξέλιξης  της  σε  έναν 

    αυξανόμενα κακοήθη, τοπικά διεισδυτικό και μεταστατικό φαινότυπο, σε 

    συνδυασμό  με  τις  διαρκώς  αυξανόμενες  πληροφορίες  για  τα  βιοχημικά 

    μονοπάτια που εκμεταλλεύονται διάφορα γονίδια που σχετίζονται με τον καρκίνο, έρχονται να ενισχύσουν την άποψη περί «αυξημένης ευφυΐας»

    των  καρκινικών  κυττάρων. Ωστόσο, η  σημαντική  πρόοδος  που  έχει 

    συντελεστεί  τα  τελευταία  χρόνια  στον  τομέα  της  ανακάλυψης  νέων 

    αντικαρκινικών  φαρμάκων  μας  δίνει  τα  περιθώρια  να  αισιοδοξούμε  ότι 

    μπορούμε να αντιμετωπίσουμε  τις νεοπλασίες αποτελεσματικά, αρκεί να 

    σχεδιάσουμε  ειδικότερα  και  ισχυρότερα  φάρμακα  ή /και  θεραπευτικά 

    σχήματα  τα  οποία  θα  στοχεύουν  στο  πλήθος  των  γενετικών  και 

    βιοχημικών ανωμαλιών που εντοπίζονται στη νόσο3.

    -3-

  • 8/16/2019 Fousteris Emmanouil PhD

    24/500

    Μανώλης  Φουστέρης : Διδακτορική Διατριβή  Εισαγωγή 

    Η  χρήση  μικρών  βιοδραστικών  μορίων4, γονιδιακής  θεραπείας,

    πεπτιδίων και πρωτεϊνών, αντινοηματικών ολιγονουκλεοτιδίων (antisense

    oligonucleotides), μονοκλωνικών αντισωμάτων, εμβολίων και κυτταρικής 

    θεραπείας αποτελούν τις σύγχρονες μοριακές θεραπευτικές προσεγγίσεις 

    οι οποίες στοχεύουν σε ένα ευρύ φάσμα πιθανών μοριακών στόχων.

    Η  γλώσσα  των  αριθμών  είναι  αμείλικτη: Περίπου  ένας  στους  τρεις 

    ανθρώπους αναπτύσσουν καρκίνο και ένας στους τέσσερις καταλήγουν.

    Σε  πρόσφατη  έκθεσή  του5, ο  Παγκόσμιος  Οργανισμός  Υγείας  (WHO)

    αναφέρει ότι 10.000.000 άνθρωποι ανέπτυξαν καρκίνο το έτος 2000 και 

    προβλέπει διπλασιασμό της εμφάνισης νέων κρουσμάτων ανά τον κόσμο 

    για  τα  επόμενα  είκοσι  χρόνια, με  αναμενόμενη  τιμή  τα  15.000.000 το 

    έτος  2020. Οι  αριθμοί  αυτοί  αποτελούν  για  την  Κοινωνία  ένα 

    δυσβάσταχτο κόστος, για την Οικονομία μια ανεξέλεγκτη δαπάνη, για την 

    Φαρμακοβιομηχανία ένα τεράστιο επενδυτικό πεδίο και για την Επιστήμη 

    μια κολοσσιαία πρόκληση.

    Στην  εποχή  των  μεγάλων  συγκρούσεων, των  απρόσμενων 

    ανακατατάξεων  και  των  ταχύτατων  αλλαγών σε  όλους  τους  τομείς  της 

    επιστήμης, στην εποχή της επανάστασης της πληροφορίας, η στρατηγική 

    της  ανακάλυψη  νέων  αντικαρκινικών  φαρμάκων  δεν  μπορεί  παρά  να 

    επαναπροσδιοριστεί  προκειμένου  να  αξιοποιήσει  τα  σύγχρονα 

    τεχνολογικά  επιτεύγματα. Μολονότι, ο  επανασχεδιασμός  αυτός  δεν 

    προεξοφλεί κατ΄ ανάγκη και την τελική επιτυχία για την ανακάλυψη και 

    ανάπτυξη  νέων φαρμάκων6, το  τίμημα που καταβάλουν  οι ασθενείς σε 

    συνδυασμό  με  τις  επιστημονικές  απαιτήσεις  καθιστούν  επιτακτική  την 

    υιοθέτηση μιας νέας και ορθολογικής στρατηγικής που θα βελτιώσει την 

    υπάρχουσα κατάσταση.

    Παρόλο που οι υπάρχουσες θεραπείες έχουν βοηθήσει σημαντικά στην αύξηση  της  επιβίωσης  και  της  ποιότητας  ζωής  των  καρκινοπαθών 

    ασθενών7, η επιβίωση μακράς διαρκείας και η πλήρης ίαση εξακολουθούν 

    να  είναι  ζητούμενα  για  τους  περισσότερους στερεούς  όγκους, ιδιαίτερα 

    για αυτούς που βρίσκονται σε προχωρημένες μεταστατικές μορφές. Στην 

    πραγματικότητα οι περισσότεροι ασθενείς που καταλήγουν από καρκίνο 

    πάσχουν  από  υποκλινική  μεταστατική  νόσο  την  στιγμή  της  διάγνωσης.

    Επομένως, είναι  απαραίτητο  να  αναπτυχθούν  θεραπείες  οι  οποίες  να 

    μπορούν  να  χορηγηθούν  συστηματικά ώστε  να  δράσουν στα  καρκινικά 

    κύτταρα που είναι διάσπαρτα σε ολόκληρο το σώμα του ασθενούς.

    -4-

  • 8/16/2019 Fousteris Emmanouil PhD

    25/500

    Μανώλης  Φουστέρης : Διδακτορική Διατριβή  Εισαγωγή 

    Η  περιορισμένη  αποτελεσματικότητα  των  σύγχρονων 

    χημειοθεραπευτικών  παραγόντων  έγκειται  στο  γεγονός  ότι  οι 

    περισσότεροι  από  αυτούς  είναι  κυρίως  κυτταροτοξικά  φάρμακα  που 

    δρουν μέσω αναστολής της σύνθεσης του DNA και των μηχανισμών της 

    κυτταρικής  αναπαραγωγής. Στην  πραγματικότητα  είναι  περισσότερο 

    «αντιπολλαπλασιαστικά» παρά «αντικαρκινικά» φάρμακα με αποτέλεσμα 

    την  έλλειψη  εκλεκτικότητας  έναντι  των  καρκινικών  κυττάρων, την 

    εμφάνιση σοβαρών παρενεργειών και  την συχνή ανάπτυξη μηχανισμών 

    αντοχής. Συνεπώς  καθίσταται  προφανής  η  ανάγκη  ανακάλυψης  νέων 

    θεραπευτικών  παραγόντων  που  θα  εμφανίζουν  αυξημένο  θεραπευτικό 

    δείκτη, θα  ασκούν  την  μέγιστη  δυνατή  εκλεκτική  δράση  έναντι  των 

    καρκινικών  κυττάρων  και  την  ελάχιστη  δυνατή  τοξικότητα  έναντι  των 

    φυσιολογικών κυττάρων, προάγοντας έτσι την επιβίωση και την ποιότητα 

    ζωής των ασθενών.

    Η σύγχρονη στρατηγική ανακάλυψης νέων αντικαρκινικών φαρμάκων2 

    αναπτύσσεται  κυρίως  σε  δυο  επίπεδα. Επικεντρώνεται  αφ’ ενός  στην 

    ανακάλυψη  νέων μοριακών  στόχων  και  αφ’ ετέρου  στη  χρησιμοποίηση 

    καινοτόμων τεχνολογιών ώστε να ενισχύσει την αποτελεσματικότητά της.

    Όσον αφορά στο πρώτο επίπεδο δράσης, η στρατηγική εντοπίζεται στην 

    ανακάλυψη νέων γονιδίων και βιοχημικών μονοπατιών που εμπλέκονται 

    στην  εξέλιξη  του καρκίνου. Η μελέτη αυτών  των στόχων  επιτρέπει  την 

    αναστολή  ή /και  την  εκμετάλλευση  διαφόρων  όψεων  του  κακοήθους 

    φαινοτύπου, όπως  της  γενετικής  αστάθειας  (genetic instability), του 

    πολλαπλασιασμού  μέσω  μεταγωγής  σήματος  (proliferative signal

    transduction), του παρεκκλίνοντος ελέγχου του κυτταρικού κύκλου, της 

    επέκτασης, της  αγγειογένεσης  και  της  μετάστασης. Τα  παραπάνω 

    μπορούν να συνοψισθούν:

    ΝΕΑ ΓΟΝΙΔΙΑ Ή ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΙ → ΚΑΙΝΟΥΡΓΙΟΙ ΣΤΟΧΟΙ →ΝΕΑ ΦΑΡΜΑΚΑ 

    Το  δεύτερο  επίπεδο  δράσης  της  στρατηγικής  σχετίζεται  με  την 

    αποτελεσματικότητα  της  ανακάλυψης  και  της  ανάπτυξης  των  νέων 

    φαρμάκων. Σύμφωνα με τα στοιχεία της δεκαετίας του 1990, μια ουσία 

    χρειάζεται  σχεδόν  10 χρόνια  μετά  την  αρχική  της  ανακάλυψη  για  να 

    δοκιμαστεί, να εγκριθεί και τελικά να είναι διαθέσιμη στους ασθενείς. Το 

    -5-

  • 8/16/2019 Fousteris Emmanouil PhD

    26/500

    Μανώλης  Φουστέρης : Διδακτορική Διατριβή  Εισαγωγή 

    χρονικό αυτό διάστημα μειώνεται διαρκώς κάτω από την ασφυκτική πίεση 

    του  κόστους, αλλά η ασφάλεια  των  τελικών αποτελεσμάτων  εμπεριέχει 

    όλες  τις  σύγχρονες  και  καινοτόμες  διαδικασίες  που  παράλληλα 

    ανακαλύπτονται. Υπολογίζεται  ότι  το  κόστος  της  επένδυσης  για  την 

    ανακάλυψη  ενός  νέου  θεραπευτικού  παράγοντα  υπερβαίνει  τα 

    600.000.000 €, ενώ  από  τα  10.000 νέα  προτεινόμενα  φάρμακα 

    εγκρίνονται  τελικά  περίπου  3-5, σχέση  η  οποία  επίσης  αποτελεί  στόχο 

    μείωσης. Συνεπώς, η  ανάπτυξη  νέων  φαρμάκων  πρέπει  να  είναι 

    καινοτόμα, γρήγορη, αποτελεσματική  και  με  το  μικρότερο  δυνατό 

    κόστος.

    Καταλυτική  βοήθεια  στην  επίτευξη  των  στόχων  της  σύγχρονης 

    στρατηγικής  προσφέρει  η  ανάπτυξη  μιας  πληθώρας  νέων  τεχνολογιών.

    Πιο  συγκεκριμένα, μια  ποικιλία  προσεγγίσεων  που  συνοπτικά 

    περιγράφονται  με  τον  όρο   μοριακή  ογκολογία  έχουν  οδηγήσει  τα 

    τελευταία χρόνια στην καταγραφή  ενός μεγάλου αριθμού γονιδίων που 

    εμπλέκονται  στην  κακοήθη  εξέλιξη. Οι  προσεγγίσεις  αυτές 

    περιλαμβάνουν  γενετικές  και  βιοχημικές  αναλύσεις  καρκινικών 

    κυτταρικών  σειρών  και  καρκινικών  κλινικών  ευρημάτων  από  συγγενείς  

    και  διάσπαρτες   νεοπλασίες. Η  κατανόηση  του  τρόπου  με  τον  οποίο 

    συμπεριφέρονται  τα  γονίδια  που  σχετίζονται  με  τον  καρκίνο  θεωρείται 

    σημαντικό  στοιχείο  στην  αξιολόγηση  μοριακών  στόχων. Έτσι, η 

    συνεργασία  μεταξύ  γενετικής  και  βασικής  κυτταρικής  και  μοριακής 

    βιολογίας, έχει  αποδώσει  σημαντικά  αποτελέσματα, ειδικότερα  με  την 

    χρησιμοποίηση  οργανισμών-μοντέλων  όπως  βακτηρίων, ζυμών, και 

    ποντικών8. Για  παράδειγμα  η  διευκρίνιση  του  ελέγχου  του  κυτταρικού 

    κύκλου, ο  οποίος  απορυθμίζεται  στους  περισσότερους  καρκίνους 

    επιτεύχθηκε  σε  μεγάλο  βαθμό  με  βάση  τη  γενετική  των  ζυμών. Με 

    δεδομένο  τον  αριθμό  των  ογκογονιδίων, των  ογκοκατασταλτικών 

    γονιδίων  και  των  γενετικά  ασταθών  γονίδιων  και  λαμβάνοντας  υπόψιν 

    τον  αριθμό  των  πρωτεϊνών  με  τις  οποίες  αυτά  αλληλεπιδρούν  στα 

    διάφορα βιοχημικά μονοπάτια είναι απολύτως λογικό να υποθέσει κανείς 

    ότι  η  ολοκλήρωση  της  καταγραφής  του  ανθρώπινου  γονιδιώματος9  θα 

    προκαλέσει αύξηση των πιθανών μοριακών στόχων τουλάχιστον κατά μια 

    τάξη  μεγέθους  σε  σχέση  με  τους  ήδη  υπάρχοντες. Η  διαλογή  υψηλής 

    αποδοτικότητας  (high-throughput screening, HTS), η  καταγραφή 

    μεταλλάξεων, η  γονιδιωματική  (genomics), η  βιοπληροφορική 

    -6-

  • 8/16/2019 Fousteris Emmanouil PhD

    27/500

    Μανώλης  Φουστέρης : Διδακτορική Διατριβή  Εισαγωγή 

    (bioinformatics), η καταγραφή της γονιδιακής έκφρασης  (profiling gene

    expression) σε καρκινικούς και φυσιολογικούς  ιστούς και η πρωτεομική 

    (proteomics) επιταχύνουν  σημαντικά  την  φάση  εντοπισμού  και 

    αξιολόγησης νέων μοριακών στόχων.

    Μετά  την  επιλογή  ενός  ικανοποιητικά  αξιολογημένου  στόχου 

    ακολουθεί το στάδιο της ανακάλυψης, ταυτοποίησης και βελτιστοποίησης 

    μιας  «ένωσης   οδηγού» (lead compound). Στη  φάση  αυτή  κύριο  ρόλο 

    παίζει  η  διαλογή  (screening) και  ο  ορθολογικός  σχεδιασμός  ενώσεων 

    (rational drug design). Η  διαλογή  προϋποθέτει  την  ύπαρξη  μιας 

    γρήγορης, επαναλήψιμης  και  πληροφοριακής  τεχνικής. Η  πιθανότητα 

    εύρεσης μιας αξιόλογης ένωσης αυξάνει ανάλογα με την χημική ποικιλία 

    των υπό εξέταση ενώσεων10,11. Η χρησιμοποίηση μεθόδων υπολογιστικής 

    χημείας  (computational chemistry) μπορεί  να  μεγιστοποιήσει  την 

    αποτελεσματικότητα  της  χημικής  ποικιλότητας  των  ελεγχόμενων 

    ενώσεων12. Επίσης, η  συνδυαστική  χημεία  (combinatorial chemistry)

    επιτρέπει  τη  γρήγορη  και  μαζική  παραγωγή  χιλιάδων  ή  ακόμα  και 

    εκατομμυρίων ενώσεων με αυτοματοποιημένες μεθόδους13. Ο κατάλογος 

    των  εξήντα  ανθρώπινων  καρκινικών  κυτταρικών  σειρών  του  National

    Cancer Institute των  Ηνωμένων  Πολιτειών  της  Αμερικής  αποτελεί  ένα 

    ενδιαφέρον  συμπληρωματικό  εργαλείο  διαλογής  στα  χέρια  της 

    επιστημονικής κοινότητας14.

    Ο ορθολογικός σχεδιασμός ενώσεων λειτουργεί συμπληρωματικά στη 

    διαδικασία  της  διαλογής. Ο  σχεδιασμός  που  βασίζεται  σε  τεχνικές  της 

    δομικής  βιολογίας  (Structural Biology), όπως  η  κρυσταλλογραφία 

    ακτίνων-Χ  και  ο  πυρηνικός  μαγνητικός  συντονισμός  (nuclear magnetic

    resonance, NMR) αποτελούν  επίσης  ένα  αποτελεσματικό  εργαλείο15. Η 

    εξαγωγή  σχέσεων  δομής-δραστικότητας  (Structure-Activity Relation-

    ships, SAR) με χρήση NMR μπορεί να συνδυάσει δομικά χαρακτηριστικά 

    ασθενώς  δρώντων  χημικών  ενώσεων  σε  πιο  δραστικές  συνδυασμένες 

    μορφές. Μια  επίσης  ενδιαφέρουσα  προσέγγιση, γνωστή  ως  χημική 

    γενετική, περιλαμβάνει  συνδυασμό  διαλογής  βιβλιοθηκών  ενώσεων 

    παρόμοιων  με φυσικά  προϊόντα, οργανικής  σύνθεσης, κατευθυνόμενης 

    μεταλλαξιγένεσης  και  κρυσταλλογραφίας  ακτίνων-Χ16. Το  αποτέλεσμα 

    των παραπάνω είναι η ταυτοποίηση μιας ένωσης  οδηγού με δράση έναντι 

    στο  στόχο  και  με  τη  δυνατότητα  να  μετατραπεί, ύστερα  από 

    τροποποιήσεις, σε  έναν  ισχυρότερο  και  εκλεκτικότερο  παράγοντα  με 

    -7-

  • 8/16/2019 Fousteris Emmanouil PhD

    28/500

    Μανώλης  Φουστέρης : Διδακτορική Διατριβή  Εισαγωγή 

    χαρακτηριστικά  δραστικού  συστατικού. Στη  συνέχεια  η  ένωση  αυτή  θα 

    υποστεί  βελτιστοποίηση  με  βάση  τα  δεδομένα  που  προκύπτουν  από 

    βιολογικές δοκιμές στόχευσης πρωτεϊνών και κυτταρικών αναλύσεων, με 

    αποτέλεσμα την σταδιακή ανάπτυξη σχέσεων δομής-δραστικότητας για τα 

    επιθυμητά και τα ανεπιθύμητα χαρακτηριστικά της17.

    Είναι δεδομένο, πως η συμπεριφορά μιας ένωσης σε κυτταρικό επίπεδο 

    και σε επίπεδο ζώντος οργανισμού μπορεί να διαφέρει και το σημείο αυτό 

    αποδεικνύεται το πλέον χρονοβόρο βήμα της ανάπτυξης ενός φαρμάκου 

    σε προκλινικό επίπεδο. Προβλήματα που σχετίζονται με την απορρόφηση,

    την κατανομή, τον μεταβολισμό και την απέκκριση ευθύνονται συχνά για 

    την  μικρή  βιοδιαθεσιμότητα  ή  την  εξαιρετικά  γρήγορη  κάθαρση  των 

    ενώσεων18. Προκλινικές τοξικολογικές μελέτες αποκλειστικά σε τρωκτικά 

    είναι η σύγχρονη τάση που υιοθετείται τουλάχιστον στην Ευρώπη από το 

    Cancer Research Campaign (CRC) και  το  European Organization for

    Research and Treatment of Cancer (EORTC) κατά την έναρξη της φάσης 

    των κλινικών δοκιμών19.

    Ένας  τεράστιος  αριθμός  νέων  πιθανών  μοριακών  στόχων  που 

    εμπλέκονται  ποικιλοτρόπως  με  τη  βιολογία  του  καρκίνου  είναι  πλέον 

    διαθέσιμος προς εξερεύνηση στην επιστημονική κοινότητα. Οι νέοι αυτοί 

    στόχοι20, ,21 22  σχετίζονται με:

       μονοπάτια  μεταγωγής  σήματος   [signal transduction pathways,

    π.χ RTKs]

       ρύθμιση του κυτταρικού κύκλου [serine/threonine kinases]

      αντιγραφή  του  γενετικού  υλικού  και  «καθήλωση» του κυτταρικού κύκλου, [τοποϊσομεράση Ι και ΙΙ]

      απόπτωση, [Bcl-2, MDM2, COX-2, κά.]

      αγγειογένεση και  μετάσταση, [MMPs] 

      ογκοκαταστολή, [p53] 

       ρύθμιση της  διαμόρφωσης  της   χρωματίνης , [DNMT, HDACs] 

      αναστολή αποικοδόμησης  πρωτεϊνών  

      ενεργοποίηση αποικοδόμησης  ογκογόνων  πρωτεϊνών  [Hsp90] 

       ρύθμιση της  υποξίας , [HIF-1] 

      επιμήκυνση της  κυτταρικής  ζωής  , [τελομεράση]

     

     μόρια κυτταρικής  προσκόλλησης , [ιντεγκρίνες]

    -8-

  • 8/16/2019 Fousteris Emmanouil PhD

    29/500

    Μανώλης  Φουστέρης : Διδακτορική Διατριβή  Εισαγωγή 

    Είναι φανερό ότι η ανακάλυψη νέων θεραπευτικών παραγόντων που 

    ασκούν  δράση  σε  παθολογικούς  μοριακούς  στόχους  αποτελεί  ένα 

    τεράστιο πεδίο προς διερεύνηση. Την  ίδια στιγμή όμως, είναι μεγάλες οι 

    προκλήσεις που  πρέπει  να αντιμετωπισθούν  στον  τομέα  της  ανάπτυξης 

    αυτών  των  νέων  φαρμάκων  και  αφορούν  την  ανοχή, την 

    αποτελεσματικότητα έναντι του στόχου για τον οποίο έχουν σχεδιασθεί,

    την συγχορήγησή τους με ήδη υπάρχοντες κυτταροτοξικούς παράγοντες 

    και  τον  συνδυασμό  τους  με  τη  χειρουργική  και  τη  ραδιοθεραπεία, την 

    εξατομικευμένη  χορήγηση  τους  σύμφωνα  με  τις  ανάγκες  του  κάθε 

    ασθενούς, την  κλινική  εφαρμογή  μικροαναλύσεων  που  σχετίζονται  με 

    έκφραση  γονιδίων  και  τεχνολογία  πρωτείων  κλπ. Ωστόσο, τα  πρώτα 

    αποτελέσματα  των  κλινικών  δοκιμών  σε  ένα  μεγάλο  δείγμα  ενώσεων 

    είναι αρκετά ενθαρρυντικά όσον αφορά την αποδεδειγμένη αντικαρκινική 

    δράση  και  τον  περιορισμό  των  τοξικών  παρενεργειών. Χαρακτηριστικά 

    είναι τα παραδείγματα του Gleevec®  (αναστολέα της πρωτεΐνης Bcr-Abl)

    και του Herceptin®  (ενός αντι-ErbB2 αντισώματος), τα οποία ήδη έχουν 

    έγκριση κυκλοφορίας.

    Συνεπώς, η σύγχρονη ανάπτυξη νέων αντικαρκινικών παραγόντων με 

    εξειδικευμένη μοριακή δράση είναι μια πολυδιάστατη διαδικασία, η οποία 

    απαιτεί  τη  στενή  συνεργασία  μοριακών  βιολόγων, φαρμακοχημικών,

    φαρμακολόγων, βιολόγων που ειδικεύονται σε θέματα καρκίνου, χημικών 

    και κλινικών  ιατρών. Σημαντικός είναι επίσης ο ρόλος που καλούνται να 

    παίξουν τα πανεπιστήμια, οι φαρμακοβιομηχανίες και οι κυβερνήσεις για 

    την ευόδωση του στόχου και την αποτελεσματικότερη αντιμετώπιση του 

    καρκίνου.

    Η παρούσα  εργασία δεν αποτελεί παρά μια προσπάθεια συνεισφοράς στη  γενικότερη  επιδίωξη  της  επιστημονικής  κοινότητας  για  την 

    ανακάλυψη  νέων  αποτελεσματικότερων  αντικαρκινικών  παραγόντων,

    μέσα στα σύγχρονα πλαίσια που θέτουν οι απαιτήσεις, οι ανάγκες και τα 

    επιστημονικά επιτεύγματα της εποχής μας. Μέσα σε αυτό το πλαίσιο και 

    χρησιμοποιώντας  τα  δεδομένα  που  συνοπτικά  προαναφέρθηκαν,

    σχεδιάσθηκαν, συντέθηκαν και ταυτοποιήθηκαν τα πυρρολο-καρβαζολικά 

    ανάλογα  του  αρωματικού  σκελετού  ινδολοκαρβαζολικών  φυσικών 

    προϊόντων  και  μελετήθηκε  η  βιολογική  τους  δραστικότητα  έναντι  της 

    κυκλινοεξαρτώμενης  κινάσης  1 (CDK1), της  τοποϊσομεράσης  Ι  (topo I)

    -9-

  • 8/16/2019 Fousteris Emmanouil PhD

    30/500

    Μανώλης  Φουστέρης : Διδακτορική Διατριβή  Εισαγωγή 

    καθώς και η αντικαρκινική τους δράση έναντι καρκινικών κυττάρων του 

    πλειόμορφου  γλοιοβλαστώματος. Τα  πρωταρχικά  αποτελέσματα  των 

    βιολογικών  δοκιμών  υπήρξαν  ενθαρρυντικά, τόσο  για  την  βιολογική 

    δράση των συγκεκριμένων ενώσεων έναντι κι άλλων στόχων, όσο και για 

    τη  συγγραφή  σχέσεων  δομής-βιολογικής  δραστικότητας  με  απώτερο 

    σκοπό  την  βελτιστοποίηση  και  τον  σχεδιασμό  νέων  δραστικότερων 

    χημικών μορφών.

    1  Hanahan D., and Weinberg A., “The hallmarks of cancer”, Cell , 57-70,

    100, 2000.

    2  Verweij J. and De Jonge M.J.A., “Achievements and future ofchemotherapy”, Eur. J. Cancer , 1479, 36, 2000.

    3  Workman P., “The potential for molecular oncology to define newdrug targets”, In: Kerr D.J., Workman P., (Eds), New Molecular

    Targets for Cancer Chemotherapy , CRC Press Inc., Boca Raton,Florida, 1994, pp. 1-29.

    4  Workman P., “Emerging molecular therapies: Small molecule drugs”,In: Bronchud M.H., Foote M., Peters W.P., Robinson M.O., (Eds),Principles of Molecular Oncology , Humana Press, Totowa, 1999, pp.413-429.

    5  World Cancer Report, Stewart B.W., Kleihues P., (Eds), InternationalAgency for Research on Cancer, World Health Organization, 2003.

    6  Rothenberg M.L., Carbone D.P. and Johnson D.H., “Improving theevaluation of new cancer treatments: Challenges and opportunities”,Nat. Rev. Cancer , 303-308, 3, 2003.

    7  Garrett M.D., Workman P., “Discovering novel chemotherapeuticdrugs for the thrird millenium”, Eur. J. Cancer , 2010-2030, 35, 1999.

    8  Lane D., “The promise of molecular oncology”, Lancet , 17-20, 351(Suppl. II), 1998.

    9  Ventor J.C., “The sequence of the human genome”, Nature, 1304-1351, 291, 2001.

    10  Bevan P., Ryder H., Shaw I., “Identifying small-molecule lead

    compounds: The screening approach to drug discovery”, TrendsBiotechnol., 115-121, 13, 1995.

    11  Dove A., “Drug screening-beyond the bottleneck”, Nat. Biotechnol.,859-862, 17, 1999.

    12  Willet P., “Computational Methods for the Analysis of MolecularDiversity”, Perspect. Drug Disc. Design, 1-11, 7/8, 1997.

    13  Hogan J.C., “Combinatorial chemistry in drug discovery”, Nat.

    Biotechnol., 328-340, 15, 1997.

    -10-

  • 8/16/2019 Fousteris Emmanouil PhD

    31/500

    Μανώλης  Φουστέρης : Διδακτορική Διατριβή  Εισαγωγή 

    14  Monks A., Scudiero D.A., Johnson G.S., Paull K.D., Sausville E.A., “The NCI anti-cancer drug screen to identify effectors of novel

    targets”, Anticancer Drug Des., 533-541, 12, 1997.

    15  Kubinyi H., “Structure-based design of enzyme inhibitors andreceptor lignads”, Curr. Opin. Drug Discovery and Development , 4-15, 1, 1998.

    16  Crews C. M., Splittgerber U., “Chemical genetics: exploring andcontrolling cellular processes with chemical probes”, Trends Biochem.Sci., 317-320, 24, 1999.

    17 King F.D., Medicinal Chemistry: Principles and Practice, Royal Societyof Chemistry, Cambridge, 1994, pp. 179-188.

    18 Workman P., “Pharmacokinetics and cancer: Successes, failures andfuture prospects”, In: Workman P., Graham M.A., (Eds),

    Pharmacokinetics and Cancer Chemotherapy. Cancer Surveys, Vol.17, New York, Cold Spring Harbor Laboratory Press, 1993, pp. 1-26.

    19  Burtless S.S., Jordrel D.I., Newell D.R., “Evaluation of «rodent only»preclinical toxicology for phase I trials of new cytotoxic anticanceragents in Europe”, Eur. J. Cancer , 408-410, 31A, 1995.

    20  Buolamwini J.K., “Novel anticancer drug discovery”, Curr. Opin.Chem. Biol ., 500-509, 3, 1999.

    21  Novotny L., Szekeres T., “Cancer Therapy: New targets forchemotherapy”, Hematology , 129-137, 8, 2003.

    22  Workman P. Kaye S. B., “Translating basic cancer research into newcancer therapeutics”, Trends Mol. Med ., S1-S9, 8, 2002.

    -11-

  • 8/16/2019 Fousteris Emmanouil PhD

    32/500

    Μανώλης  Φουστέρης : Διδακτορική Διατριβή  Κεφάλαιο 1: Μεταγωγή σήματος 

    Κ Ε Φ Α Λ Α Ι Ο  1

    ΜΕΤΑΔΟΣΗ ΤΗΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΣ ΣΤΟ ΚΥΤΤΑΡΟ.

    ΜΕΤΑΓΩΓΗ ΣΗΜΑΤΟΣ 

    Γενικά στοιχεία 

    Η  κυτταροπλασματική  μεμβράνη  διαχωρίζει  το  κύτταρο  από  το 

    εξωτερικό  του  περιβάλλον. Είναι  διαπερατή μόνο  σε μικρά  λιποδιαλυτά 

    μόρια, όπως οι στεροειδείς ορμόνες, τα οποία διαχέονται μέσω αυτής στο 

    κυτταρόπλασμα. Είναι αδιαπέραστη από μικρά υδατοδιαλυτά μόρια όπως 

    ιόντα, μικρά ανόργανα μόρια και πολυπεπτίδια ή πρωτεΐνες. Η απόκριση 

    σε υδρόφιλα μόρια εξαρτάται από την αλληλεπίδραση του μορίου με ένα 

    συστατικό  πρωτεΐνης  της  κυτταροπλασματικής  μεμβράνης  στην 

    εξωκυττάρια  πλευρά  του  κυττάρου. Το  εξωκυττάριο  μόριο  αναφέρεται 

    συχνά ως προσδέτης (ligand) ενώ η πρωτεΐνη της μεμβράνης υποδοχέας 

    (receptor). Έχουν  καταγραφεί  δύο  κύριοι  τρόποι  απόκρισης  σε  ένα 

    εξωτερικό  μόριο-διεγέρτη  το  οποίο  αδυνατεί  να  διαπεράσει  την 

    μεμβράνη1:

      Μοριακό  ή  μακρομοριακό  υλικό  μεταφέρεται  φυσικώς  από  το 

    εξωτερικό της μεμβράνης στο εσωτερικό αυτής μέσω της λιπιδικής 

    διπλοστιβάδας.

      Ένα   μήνυμα  μεταφέρεται  μέσω  αλλαγής  ιδιοτήτων  μιας 

    μεμβρανικής  πρωτεΐνης  με  αποτέλεσμα  την  ενεργοποίηση  της 

    κυτταροπλασματικής της περιοχής.

    Όσον αφορά στην φυσική μεταφορά υλικού, περιλαμβάνει από  ιόντα 

    έως  μικρά  μόρια  (σάκχαρα) και  μακρομόρια  (πρωτεΐνες) και 

    πραγματοποιείται  με  τρεις  κύριους  τρόπους  που  ελέγχονται  από 

    κυτταροπλασματικές μεμβρανικές πρωτεΐνες: Μέσω καναλιών  (channels)

    για  την  μεταφορά  ιόντων, μέσω   μεταφορέων   (transporters) για  την 

    είσοδο  μικρών μορίων  όπως  σακχάρων  και  μέσω  ενδοκύτωσης   για  την 

    μεταφορά πρωτεϊνών.

    Η  μεταφορά  ενός  σήματος  περιλαμβάνει  την  αλληλεπίδραση  ενός 

    εξωκυττάριου προσδέτη με μια διαμεμβρανική πρωτεΐνη. Η πρόσδεση του 

    εξωτερικού  μορίου  μετατρέπει  τον  υποδοχέα  από  μια  αδρανή  σε  μια 

    -12-

  • 8/16/2019 Fousteris Emmanouil PhD

    33/500

    Μανώλης  Φουστέρης : Διδακτορική Διατριβή  Κεφάλαιο 1: Μεταγωγή σήματος 

    ενεργή  μορφή. Η  βασική  αρχή  αυτής  της  αλληλεπίδρασης  είναι  ότι  η 

    πρόσδεση  του  προσδέτη  στην  εξωκυττάρια  περιοχή  επηρεάζει  την 

    ενεργότητα  του  υποδοχέα  στην  κυτταροπλασματική  περιοχή. Η  όλη 

    διεργασία αναφέρεται ως  μεταγωγή σήματος  (signal transduction)2.

    Η αρχή  της μεταγωγής σήματος συνίσταται στο ότι η  ενεργή μορφή 

    του  υποδοχέα  δίνει  το  έναυσμα  για  μια  καταλυτική  δράση  στο 

    κυτταρόπλασμα. Το εύρος του κυτταροπλασματικού σήματος είναι πολύ 

    μεγαλύτερο  από  εκείνο  του  εξωκυττάριου  σήματος, δηλαδή  του 

    προσδέτη. Το κυτταροπλασματικό σήμα μπορεί να προκαλέσει άμεσα την 

    ενεργοποίηση  μιας  σειράς  πρωτεϊνών  ή  να  συμπληρωθεί  μέσω  της 

    αύξησης  της  συγκέντρωσης  ενός  μικρού  μορίου  στο  εσωτερικό  του 

    κυττάρου. Ένα  τέτοιο  μόριο  το  οποίο  παράγεται  σε  απόκριση  της 

    μεταγωγής  ενός  εξωκυττάριου  μηνύματος  καλείται  δεύτερο   μήνυμα 

    (second messenger) σε αντιπαραβολή με το πρώτο μήνυμα το οποίο είναι 

    ο  εξωκυττάριος  προσδέτης. Στο  επόμενο  σχήμα  περιγράφονται  οι  δυο 

    κύριοι τρόποι μεταγωγής σήματος.

    Σχήμα 1.  Σχηματική αναπαράσταση μεταγωγής σήματος.

    -13-

  • 8/16/2019 Fousteris Emmanouil PhD

    34/500

    Μανώλης  Φουστέρης : Διδακτορική Διατριβή  Κεφάλαιο 1: Μεταγωγή σήματος 

      Ο  υποδοχέας  έχει  δράση  πρωτεϊνικής  κινάσης  στην 

    κυτταροπλασματική  περιοχή  του. Η  δράση  της  κινάσης  ξεκινά 

    όταν  ο  προσδέτης  προσδένεται  στην  εξωκυττάρια  περιοχή. Στη 

    συνέχεια, η  κινάση  φωσφορυλιώνει  την  κυτταροπλασματική 

    περιοχή  της, γεγονός που  επιτρέπει στον υποδοχέα  να συνδεθεί 

    και να ενεργοποιήσει μια πρωτεΐνη-στόχο, η οποία δρα διαδοχικά 

    επί άλλων υποστρωμάτων μέσα στο εσωτερικό του κυττάρου. Οι 

    πιο συνηθισμένοι υποδοχείς κινάσης είναι οι υποδοχείς τυροσινο-

    κινασών και οι υποδοχείς σερινο /θρεονίνο-κινασών.

    Ο υποδοχέας μπορεί να αλληλεπιδράσει με μια G-πρωτεΐνη (G-protein)

    η οποία συνδέεται στην κυτταροπλασματική πλευρά του. Οι G-πρωτεΐνες3 

    είναι  γνωστές  για  την  ικανότητά  τους  να  συνδέουν  νουκλεοτίδια 

    γουαν