Design und Synthese neuartiger Inhibitoren für den ABC-Transporter Breast Cancer Resistance Protein

Abstract

P-Glykoprotein (P-gp/ABCB1) und das Breast Cancer Resistance Protein (BCRP/ABCG2) sind humane ABC-Transporter mit einer multispezifischen Substraterkennung. Sie werden verstärkt an physiologischen Barrieren exprimiert und schützen empfindliche Organe und den Organismus vor unterschiedlichen Fremdstoffen. Die intrinsische Expression der ABC-Transporter hat somit auch einen Einfluss auf die Pharmakokinetik von vielen Arzneistoffen. Darüber hinaus sind die genannten Transportproteine durch das pathophysiologische Auftreten in Tumorzellen an der klassischen Multidrug Resistenz (MDR) gegenüber Chemotherapeutika beteiligt. Über die Entwicklung von Hemmstoffen für P-gp und BCRP versucht man, sowohl den Einfluss der Transportproteine auf die Bioverfügbarkeit von Arzneistoffen, als auch das Problem der MDR bei der Therapie von Krebs zu beheben. Da die genaue Funktionsweise der ABC-Transporter bislang nicht geklärt ist, stellen Inhibitoren außerdem wichtige pharmakologische Werkzeuge dar, die z.B. zur Charakterisierung der Bindungsstelle verwendet werden können. Im Rahmen der vorliegenden Dissertation wurden in drei unterschiedlichen Projekten (Projekte A, B und C) selektive Inhibitoren für BCRP, aber auch duale Hemmstoffe für BCRP und P-gp synthetisiert, analytisch charakterisiert und der biologischen Testung zur Verfügung gestellt.<br /> Im Projekt A wurden Verbindungen hergestellt, die sich von dem bekannten selektiven BCRP-Inhibitor und Diketopiperazin-Derivat Tryprostatin A ableiten. Mit neu etablierten Synthesen konnte die Grundstruktur des Naturstoffs an drei unterschiedlichen Positionen modifiziert werden. Darüber hinaus wurden über einen anderen Syntheseweg strukturell verwandte Verbindungen mit einer 1,2,3,4-Tetrahydro-β-carbolin-Partialstruktur hergestellt. Alle Verbindungen wurde hinsichtlich ihrer BCRP-inhibitorischen Eigenschaften vermessen und es stellte sich heraus, dass die neuen Diketopiperazin-Derivate nur sehr schwach den Transporter hemmen bzw. inaktiv sind. Über einen strukturellen Vergleich zwischen den neu synthetisierten Verbindungen und Tryprostatin A bzw. bekannten Hemmstoffen mit 1,2,3,4-Tetrahydro-β-carbolin-Partialstruktur, konnten Rückschlüsse darauf gezogen werden, welche Strukturbereiche essentiell für die BCRP-inhibitorischen Eigenschaften sind.<br /> Des Weiteren wurden im Projekt B Analoga des dualen P-gp- und BCRP-Inhibitors Tariquidar hergestellt. Mit der Synthese von Tariquidar-Derivaten mit einer modifizierten Anthranilsäure-Partialstruktur konnten die Erkenntnisse aus QSAR-Untersuchungen von Globisch et al. zu dieser Substanzklasse bestätigt werden. Darüber hinaus wurde eine Verbindung beschrieben, die mit einem IC50-Wert von 72 nM P-gp effektiver inhibieren kann als Tariquidar (IC50 = 86 nM). Weiterhin wurden über eine neuartige Mikrowellensynthese Tariquidar-Analoga mit einer 2-Ureidobenzamid-Partialstruktur hergestellt, die duale P-gp- und BCRP-Hemmstoffe mit einer Prävalenz für BCRP darstellen.<br /> Den Hauptteil der Arbeit stellt das Projekt C dar. Die hier synthetisierten disubstituierten Anthranilsäure-Derivate lassen sich ebenfalls von Tariquidar ableiten, weisen jedoch durch die Entfernung der Tetrahydroisochinolin-Partialstruktur ausschließlich selektive BCRP-inhibitorische Eigenschaften auf. Die Grundstruktur der disubstituierten Anthranilsäure-Derivate wurde in fünf Bereiche gegliedert. Diese Strukturbereiche wurden umfassend modifiziert, so dass 89 neue Verbindungen hinsichtlich ihrer Hemmwirkung gegenüber BCRP untersucht werden konnten. Abschließend wurden Struktur-Wirkungs-Beziehungen für die neue BCRP-Inhibitorenklasse abgeleitet.