Entwicklung und Charakterisierung neuartiger 1-aza-9-oxafluorene als Inhibitoren cyclin-abhängiger Kinasen und GSK-3β

Abstract

Die Cyclin-abhängigen Kinasen (CDKs) stellen aufgrund ihrer Schlüsselfunktionen in vielen physiologischen und pathophysiologischen Prozessen attraktive pharmakologische Zielstrukturen dar. Von besonderem Interesse sind hierbei die an der Kontrolle des Zellzyklus beteiligten CDKs 1, 2, 4 und 6, die in vielen Tumortypen dereguliert sind und somit für die Krebstherapie neue potentielle Angriffspunkte bieten. Im Nervensystem sind CDK5 und die eng mit den CDKs verwandte Glycogensynthasekinase-3 an der Entwicklung der Alzheimer'schen Krankheit beteiligt und bieten hier möglicherweise ebenfalls neue Therapieoptionen. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden neuartige planar-aromatische 6-Hydroxy-1-aza-9-oxafluorene durch Zykloaddition von p-Benzochinon mit unsymmetrisch 3,4-disubstituierten N-Acetyl-1,4-dihydropyridinen synthetisiert. Aus einer Serie von zunächst vier Verbindungen wurden drei im Antitumor-Screen des NCI als zytostatisch aktiv identifiziert. Eine COMPARE-Analyse der Testergebnisse lieferte Hinweise auf den Wirkungsmechanismus. Die zytostatisch aktiven Verbindungen wurden daraufhin als CDK-Inhibitoren mit einer Präferenz für CDK1 identifiziert. Um den Einfluss der Substituenten am Fluorengerüst auf die Wirksamkeit und Selektivität der Verbindungen zu untersuchen, wurden in einer zweiten Serie von 1-Aza-9-oxafluorenen verschiedene kleine elektronenschiebende und -ziehende Substituenten an Position 3 eingeführt. Außerdem wurde die 4-Phenylfunktion ausgewählter Verbindungen mit 2'- und 4'-Methoxy- sowie 4'-Methylgruppen substituiert. Die Ergebnisse der CDK-Testungen zeigen, dass sowohl die Selektivität als auch das Ausmaß der Kinaseinhibition der 1-Aza-9-oxafluorene stark durch den 3-Substituenten beeinflusst wird. Einige Verbindungen wiesen außerdem in einem Fluoreszenz-Aufnahme-Assay P-gp-modulatorisches Potential auf. Einige waren stärker MDR-modulatorisch wirksam als das als Vergleichssubstanz verwendete Verapamil. Aus den Ergebnissen wurden jeweils Struktur-Wirkungs-Beziehungen abgeleitet.

The cyclin-dependant kinases (CDKs) are interesting pharmacological targets because of their vital functions in many physiological and pathophysiological processes. Most important are CDK1, 2, 4 and 6 which are deregulated in many tumors an are therefore potential targets for cancer therapy. CDK5 and the closely related glycogensynthasekinase-3 contribute to the development of Alzheimer’s disease and may be of therapeutic interest for treating this neurodegenerative disorder. During the work on this thesis a series of novel planar-aromatic 6-hydroxy-1-aza-9-oxafluorenes was prepared from unsymmetrically 3,4-disubstituted N-acetyl-1,4-dihydropyridines by cycloaddition with p-benzoquinone. Out of a first series of four compounds three were identified as cytostatically active in the in vitro NCI anti-tumor screen consisting of 60 human cancer cell lines. A COMPARE-analysis of the results gave hints to the mechanism of action. The cytostatically active compounds were then identified as CDK-inhibitors showing a certain preference for CDK1. To evaluate the influence of different substituents on selectivity, a second series of 1-aza-9-oxafluorenes was prepared by introducing different small electron withdrawing or releasing functions with different abilities to build hydrogen bonds at position 3. Additionally the 4-phenyl function of selected compounds was substituted with 2'- und 4'-methoxy- and 4'-methyl residues. The results of the CDK inhibition assay show that both selectivity and magnitude of the kinase inhibition are strongly influenced by changing the 3-substitution. Some compounds showed p-gp inhibitory activity in a fluorescence reuptake assay and are better MDR-modulators than known p-gp inhibitor verapamil. Structure activity relations are discussed.