Synthesis of dehydroepiandrosterone (DHEA) derivatives substituted by three membered -17- spiro substituents

Tα νευροεκφυλιστικά νοσήματα(ΝΣ) επηρεάζουν εκατομμύρια ανθρώπους σε όλο τον κόσμο και παρόλο που οι θεραπείες βοηθούν στη μερική αντιμετώπιση των σχετιζόμενων συμπτωμάτων, καμμία από αυτές δεν θεραπεύει τις ασθένειες. Προκλινικές μελέτες υποδηλώνουν το θεραπευτικό δυναμικό των νευροτροφινών, οι οποίες έχει δειχθεί ότι παίζουν σημαντικό ρόλο στη νευρογένεση και τη νευροπροστασία μέσω της δέσμευσης τους στους αντίστοιχους υποδοχείς. Ωστόσο, λόγω των κακών φαρμακοκινητικών ιδιοτήτων τους, οι νευροτροφίνες δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως φάρμακα. Τα νευροστεροειδή παίζουν κεντρικό ρόλο στον έλεγχο της επιβίωσης, της ανάπτυξης και της λειτουργίας των νευρώνων, ενώ τα μειωμένα επίπεδά τους στον εγκέφαλο έχουν συσχετιστεί με τα νευροεκφυλιστικά νοσήματα. Πρόματες μελέτες έχουν δείξει ότι το γνωστό νευροστεροειδές δεϋδροεπιανδροστερόνη (DHEA) έχει αξιοσημείωτη νευροπροστατευτική δράση και δρα ως νευροτροφικός παράγοντας στον εγκέφαλο αλληλεπιδρώντας με τους υποδοχείς νευροτροφινών TrkA και p75NTR. Λαμβάνοντας υπόψη ότι η DHEA μεταβολίζεται στους ανθρώπους σε οιστρογόνα και ανδρογόνα και η μακροχρόνια χορήγηση θα μπορούσε να αυξήσει τον κίνδυνο εμφάνισης καρκίνου, δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως φάρμακο. Ως εκ τούτου, υπάρχει ανάγκη να υπερκερασθεί αυτός ο περιορισμός αναπτύσσοντας μικρά μόρια, μιμητές των νευροτροφινών, ως πιθανά θεραπευτικά για νευροεκφυλιστικά νοσήματα. Ως εκ τούτου, συνθέσαμε νέα ανάλογα της DHEA με στόχο τη βελτίωση της νευροπροστατευτικής και αντιαποπτωτικής δράσης της, χωρίς τις ανεπιθύμητες ορμονικές παρενέργειες. Η παρούσα εργασία περιλαμβάνει το σχεδιασμό και τη σύνθεση C17-σπειρο-υποκατεστημένων παραγώγων της DHEA με στόχο την αξιολόγηση, μέσω μελετών σχέσης δομής-δραστικότητας (SAR), της νευροτροφικής μιμητικής τους δράσης. Ο σχεδιασμός αυτών των αναλόγων βασίστηκε σε προηγούμενα ευρήματα που έδειξαν ότι το C17-σπειρο εποξυ παράγωγο της DHEA, ένωση BNN-27, που συντέθηκε από την ομάδα της Δρ Θεοδώρας Καλογεροπούλου, διαθέτει νευροπροστατευτική δράση αλληλεπιδρώντας με τους υποδοχείς TrkA και p75NTR. Τα ανάλογα που συντέθηκαν στο πλαίσιο της παρούσας διατριβής χωρίζονται σε C17-σπειροκυκλοπροπυλο ανάλογα 1ης και 2ης γενιάς, παράγωγα με φθορίζοντες υποκαταστάτες και ενώσεις που στοχεύουν πολλαπλούς στόχους.Αρχικά, σχεδιάστηκαν και συντέθηκαν δεκαοκτώ ενώσεις 1ης γενιάς σε μια προσπάθεια επέκτασης της εργαλειοθήκης των φαρμακοφόρων υπεύθυνων για νευροτροφική, νευροπροστατευτική και αντιφλεγμονώδη δράση. Μετά την ολοκλήρωση της αξιολόγησης της βιολογικής δράσης, συντέθηκε ένας αριθμός ενώσεων 2ης γενιάς με στοχευμένες δομικές τροποποιήσεις της πιο πολλά υποσχόμενης ένωσης (ENT-A010). Με αυτό τον τρόπο, αναγνωρίστηκαν τα δομικά χαρακτηριστικά που είναι υπεύθυνα για την εκλεκτική αγωνιστική δράση στους υποδοχείς TrkA ή TrkB. Επιπροσθέτως, συντέθηκαν δύο φθορίζοντα ανάλογα του διπλού αγωνιστή TrkA/TrkB ένωση ENT-A010 για να χρησιμοποιηθούν για μηχανιστικές μελέτες. Τέλος, παρασκευάστηκαν πέντε ενώσεις που συνδυάζουν ένα μιμητή νευροτροφινών και ένα φάρμακο για την αμυοτροφική πλάγια σκλήρυνση (ALS) (edaravone ή riluzole) σε ένα μοριακό ικρίωμα. Συνολικά, ταυτοποιήθηκαν δύο αγωνιστές του υποδοχέα TrkA (ενώσεις ENT-A013 και ENT-A040), πέντε αγωνιστές του υποδοχέα TrkB (ενώσεις ENT-A011, ENT-2 A022, ENT-A044, ENT-A045 και ENT-A061) και ένασ διπλός TrkA /TrkB αγωνιστής (ένωση ENT-A010). Οι ενώσεις αξιολογήθηκαν για την ικανότητά τους να ενεργοποιούν τους υποδοχείς TrkA και/ή TrkB και τις αντίστοιχες κινάσες. Επιπλέον, οι αγωνιστές του TrkA αξιολογήθηκαν για νευροπροστασία έναντι του επαγόμενου από στέρηση ορού κυτταρικού θανάτου χρησιμοποιώντας κύτταρα PC12 ενώ, οι αγωνιστές του TrkB χρησιμοποιώντας κύτταρα NIH-3T3TrkB. Επιλεγμένοι αγωνιστές αξιολογήθηκαν για την ικανότητά τους να προάγουν την επιβίωση ώριμων νευρώνων, καθώς και τον πολλαπλασιασμό και τη διαφοροποίηση των νευρικών βλαστοκυττάρων. Επιπλέον, μελετήθηκε η προστατευτική δράση των ενώσεων σε νευρωνικά ή νευρικά βλαστοκύτταρα έναντι τοξικών ολιγομερών Αβ. Επίσης, εξετάστηκε η ικανότητα των ενώσεων να μειώνουν τη φλεγμονή που προκαλείται από τους λιποπολυσακχαρίτες (LPS) στην μικρογλοία ποντικού και πραγματοποιήθηκαν μελέτες ADMET για τις πιο υποσχόμενες ενώσεις. Επιπλέον, μία από τις πιο δραστικές ενώσεις, το ENT-A010, που δρα ως διπλός ενεργοποιητής, βρέθηκε ότι αλληλεπιδρά με την εξωκυτταρική περιοχή (EDC) και των δύο υποδοχέων TrkA και TrkB και είναι χημικά σταθερό σε όξινο, ουδέτερο και βασικό περιβάλλον έως 24 ώρες. Στο τέλος, δύο επιλεγμένες δραστικές ενώσεις συντέθηκαν σε μεγάλη κλίμακα για πειράματα in vivo. Πιο συγκεκριμένα, η ένωση ENT-A010 δοκιμάστηκε στο μοντέλο ποντικών cuprizone για να αξιολογηθεί η ικανότητά της να προάγει την επαναμυελίνωση και στο μοντέλο φλεγμονής που προκαλείται από το LPS σε ποντίκια για τη αξιολόγηση της αποκατάστασης ομοιοστατικών χαρακτηριστικών της μικρογλοίας στον ιππόκαμπο. Επιπλέον, ο εκλεκτικός αγωνιστής TrkB, ENT-A061, συντέθηκε σε κλίμακα γραμμαρίων για in vivo μελέτες στο ζωικό μοντέλο 5xFAD της νόσου του Alzheimer (AD).