ES2249483T3 - Agonistas selectivos del receptor de glucocorticoides. - Google Patents

Agonistas selectivos del receptor de glucocorticoides.

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ES2249483T3 ES01978673T ES01978673T ES2249483T3 ES 2249483 T3 ES2249483 T3 ES 2249483T3 ES 01978673 T ES01978673 T ES 01978673T ES 01978673 T ES01978673 T ES 01978673T ES 2249483 T3 ES2249483 T3 ES 2249483T3
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Abstract

Un compuesto que tiene la estructura de la Fórmula I o la Fórmula II como se define más abajo, o un derivado farmacéutico aceptable suyo para uso en medicina. Fórmula I En la que R4, R5 = alquilo C(1-4).

Description

Agonistas selectivos del receptor de glucocorticoides.
Campo de la invención
Los Glucocorticoides (GCs) han sido usados terapéuticamente por muchos años para tratar inflamación como son los inmunosupresores y en el tratamiento de desordenes linfoproliferativos y ciertos otros tumores malignos^{1-2}. Estos compuestos son los más conocidos, eficaces y potentes agentes antiinflamatorios. El uso de GCs ha sido limitado por sus devastadores efectos secundarios múltiples. Esta invención trata de las mejoras para GCs de tal forma que los efectos terapéuticos del agonista seleccionado se mantengan pero que sean reducidos significativamente los potenciales que provoca efectos secundarios perjudiciales en estos compuestos.
Antecedentes de la invención, y estado anterior de la técnica
GCs primero fueron introducidos en la medicina en el 1950's. El entusiasmo temprano para estos fármacos, debido al éxito en controlar la inflamación en una extensión amplia de enfermedades, fue pronto entibiado por la comprensión de que estos compuestos causan en un amplio rango efectos secundarios que son a menudo serios, y a menudo irreversible y en muchos casos más serios que el estado inflamatorio bajo el tratamiento.
Las enfermedades en las que GCs ha demostrado tener un efecto antiinflamatorio pronunciado incluye la artritis inflamatoria tal como la artritis rematoidea, espondilitis anquilosante y artropatía psoriásica, otras enfermedades reumatoides tales como lupus eritematoso sistémico (LES)., esclerodermia., vasculitides incluyendo arteritis de la temporal y poliarteritis nodosa, enfermedad inflamatoria intestinal como la enfermedad de Crohns y la colitis ulcerativa, enfermedades de pulmón como el asma y enfermedad obstructiva de las vías respiratorias, así como muchas otras afecciones como polimialgia reumática. GCs también ha sido usado exhaustivamente por sus propiedades inmunosupresoras en la prevención y el tratamiento del rechazo de trasplante. Finalmente GCs ha sido usado por sus efectos antitumoral en un número de procesos malignos. La actividad de GCs en el tratamiento linfoproliferativo y otros procesos malignos es atribuible a la capacidad de GCs de inducir apoptosis^{3; \ 4}.
El uso de GCs, particularmente en enfermedades inflamatorias, ha sido limitado por sus efectos secundarios que son discutidos más abajo. Varias aproximaciones han sido tomadas para superar los efectos secundarios de estos fármacos. El más frecuente adoptado ha sido aplicar esteroide a nivel local en el sitio de la inflamación. Los órganos objetivo donde este acercamiento ha sido adoptado incluye el pulmón, con la inhalación oral para el tratamiento del asma y en las enfermedades obstructiva de las vías respiratorias; en la nariz, con la colocación local para el tratamiento de rinitis alérgica; en el ojo con la colocación local para el tratamiento de varias afecciones inflamatorias serias de los ojos como uveítis; en articulaciones grandes con la inyección intra-articular de esteroides se trata la inflamación; y sobre la piel para el tratamiento del eccema, la psoriasis y un rango de otras afecciones de la piel. La entrega local ha permitido la reducción de dosis con una reducción consiguiente en los efectos secundarios sistémicos. Los efectos secundarios sistémicos han sido reducidos adicionalmente por la introducción en estos recientes años, de supuestos "Esteroides blandos" como fluticasona para la aplicación tópica. Estos esteroides blandos se inactivan rápidamente por el metabolismo siguiendo la absorción dentro de la circulación sistémica luego los efectos secundarios se minimizan. La aplicación local de esteroides blandos, sin embargo, todavía esta asociada con los efectos secundarios locales importantes como que se adelgaza la piel. Los esteroides blandos no son de uso cuando la administración sistémica del fármaco se requiere en enfermedades tales como arteritis temporal o polimialgia reumática.
Los efectos secundarios de los esteroides incluyen lo siguiente:
La osteoporosis; el deterioro de crecimiento; osteonecrosis avascular; miopatía cercana; intolerancia a la glucosa (IGT); la retención de fluido inestable o edema; la hipertensión; hipokalaemia; cara cushingoide el aumento de peso; obesidad; la euforia; la psicosis; el insomnio; presión intracraneal elevada; el empeoramiento de la epilepsia; el deterioro de memoria, la atrofia hipocampica, ulceración péptidíca; pancreatitis; supresión del eje de la glándula pituitaria de hipotalámico; presión intraocular elevada; el glaucoma; papiloedema; adelgazamiento de la piel; resistencia reducida a la infección; deteriorada la curación de la herida.
A pesar de este catálogo de efectos secundarios estos fármacos todavía son usados ampliamente porque sus efectos antiinflamatorios exceden los de cualquiera de otra clase de fármacos; y continúan teniendo un papel principal en el tratamiento y prevención del rechazo de trasplante y el tratamiento de los trastornos linfoproliferativo de ciertos otros tumores malignos. Existe una necesidad para esteroides nuevos con la misma eficacia que los fármacos existentes, pero con un potencial de efecto secundario reducido.
GCs actúan vía receptores de glucocorticoide específicos (GR), miembros de la superfamilia de receptores nucleares. La unión de hormona promociona receptores de dimerisación, la unión de ADN, y activación transcripcional. Este mecanismo de la acción de GC está bien definido en vitro, y es crítica para la regulación del eje de la glándula pituitaria hipotalámica-suprarrenal y la gluconeogénesis en vivo^{5-8}. Receptores de unión de hormona también pueden influir en la transcripción de un gen en una manera independiente, dimerisación por interferencia con la actividad de los factores de transcripción, tales como AP-1 y NFkB, el que está críticamente involucrado en la reacción inflamatoria.
La inducción de apoptosis en timocitos y otro tipo de célula es un efecto conocido, el efecto de GCs. El mecanismo de inducción de GCs detrás de apoptosis no está claro, aunque comúnmente se cree que la activación transcripcional para el ejemplo de la activación vía^{9} de la caspasa. Esto permanece polémico^{10-13} y una conclusión inesperada que hicimos, resultado del primer aspecto de esta invención, es el encontrar las actividades en relación con como pudiera ser la diferenciada capacidad de GCs de provocar la activación y su capacidad de provocar la represión y su capacidad de inducir apoptosis. Los compuestos preferidos, como se habla más abajo, son aquellos que conservan la capacidad de reprimir la expresión del gen y la de inducir la apoptosis pero pierden la capacidad de activar la expresión del gen.
La inducción de apoptosis en linfocitos T podría ser importante para la actividad inmunosupresora de GCs. Además este mismo mecanismo podría ser importante en los efectos antiinflamatorios de GCs con la supresión de las células T de memoria responsable de la inducción de respuesta para un antigeno^{14}. Finalmente, hay pruebas de que en ciertas enfermedades, los procesos inflamatorios por lo menos en parte pueden depender de la falla de apoptosis en células inflamatorias. Esto ha sido demostrado en el caso de los neutrofilos en la enfermedad^{15} inflamatoria intestinal.
Después de la unión del ligando, la migración de GR desde el citoplasma de la célula al núcleo, y se unen a elementos de respuesta para glucocorticoide en la región reguladora de los genes objetivos. El GR activado luego engancha cofactores, incluyendo el receptor de glucocorticoide interactuando con la proteína 1 (GRIP-1) y el coactivador 1 (SRC1) de receptores de esteroides. Estas proteínas de accesorios se unen al receptor y se enlazan a GR con la maquinaria de transcripción general^{16-22}.
Los efectos de Glucocorticoide sobre la transcripción pueden ser mediados por ambos, la unión directa de GR activado al ADN como objetivo, homodimerisación y reclutamiento de coactivadores pero también por interferencia de GR con otra función de factor de transcripción, incluyendo AP-1, NFkB y NUR77^{23-31}. Estos dos modos de la actividad del receptor son disociables, que es un efecto negativo sobre la actividad de NFkB conservada pero con la pérdida de transactivación. Aparece que este segundo mecanismo es en gran parte responsable de mediar la actividad antiinflamatoria deseable terapéuticamente del GR^{28; \ 31-33}. Resulta interesante, que el IC50 para la inhibición de AP-1 o NFkB (0,04 nM) es más bajo que el EC50 para la activación de genes objetivos (5 nM)^{8-34}, aún a pesar suyo, altas dosis de GCs son requeridas para tratar a pacientes con enfermedades inflamatorias frecuentes. Aparece que citoquinas expresadas en el sitio de la inflamación pueden inducir la respectiva resistencia de glucocorticoide, posiblemente activando AP-1 ó NFkB^{19, 23; \ 31; \ 34-37}. Esto es de importancia como la señal de citoquinas pro-inflamatoria por la activación de NFkB, y la mayoría de las acciones antiinflamatorias de GCs se piensa que son mediadas por oposición a las acciones de NFkB.
Las mutaciones específicas en la molécula de GR pueden elevar receptores disociados^{25,25}, estas moléculas relativamente inactivas con la transactivación es comparada con la transpresion, y un número de ligandos sintéticos tienen actividad diferencial sobre estas dos vías de GR, por ejemplo RU24858^{38}. Sin embargo, ninguno de los ligandos descritos o moléculas tienen una disociación suficientemente amplia de estas dos acciones de GR podrían ser de uso terapéutico. Además RU24858 no induce apoptosis y carece de una de las actividades más importantes de GCs, tan bien como activar el receptor de progesterona, teniendo una carencia no deseada de la acción de especificidad (datos no publicados).
Sería de valor inmenso identificar la media de la acción objetivo específicamente del glucocorticoide para inhibir el NFkB, AP-1 mantiene la capacidad de inducir apoptosis, y al mismo tiempo reducir grandemente la actividad transactivacional.
Estudios previos han tratado de diferenciar los efectos de esteroides conocidos y nuevos en relación con la capacidad de provocar la transactivación y transrepresión^{39, 40}. En la actualidad no han sido desarrollados nuevos compuestos. Se describe una estrategia en el que somos capaces de identificar compuestos con una actividad terapéutica útil.
De acuerdo con un primer aspecto de la presente invención se proporciona un método para tratar un estado inflamatorio, tratar los estados hematológicos y otros tumores malignos, provocando la inmunosupresión, o previniendo o tratando el rechazo de trasplantes en el hombre u otros animales, lo que comprende administrar a un paciente un compuesto que tiene la estructura de la Fórmula I ó la Fórmula II como se define más abajo, o un derivado farmacéutico aceptable semejante o profármaco para este uso.
1
En el que: R = NH_{2}, NHR^{1}, NHOR^{2}, NHNHR^{2-}, NHCOR^{2},
2
y R^{1} = alquilo C_{(1-4)}, cicloalquilo C_{(3-6)}
3
En la que
n = 1-3,
R^{2} = metilo, etilo,
R^{3} = alquilo, cicloalquilo, alquilo sustituido, cicloalquilo sustituido, arilo, heteroarilo, arilo sustituido, o heteroarilo sustituido;
Fórmula II
4
En la que R^{4}, R^{5} = alquilo C_{(1-4)}.
Los grupos alquilos de cualquiera de R^{1} a R^{5} podrían ser de cadenas lineales o ramificadas.
De acuerdo con este método los compuestos han sido encontrado que inducen apoptosis en células pro-inflamatorias.
De acuerdo con el segundo aspecto de la presente invención se suministra un compuesto de acuerdo con la Fórmula III o de la Fórmula IV definida más abajo:
Fórmula III
5
En la que R^{6} y R^{7} son cualquiera de H, CH_{3}CO, CH_{3}CH_{2}CO, CH_{3}CH_{2}CH_{2}CO que proporciona que R^{6} y R^{7} no son ambas H, OR
\newpage
Fórmula IV
6
En la que R^{8} y R^{9} son cualquiera de H, CH_{3}CO, CH_{3}CH_{2}CO ó CH_{3}CH_{2}CH_{2}CO.
Los compuestos que tienen la estructura de la Fórmula III o IV son útiles como profármacos. Por el término "Profármaco" se representa un compuesto que pasa por una conversión química para hacerse un fármaco activo cuando se metaboliza por el cuerpo. Esto resulta normalmente con un aumento de la eficacia del fármaco a través de un aumento de la absorción en el cuerpo, una prolongación de la duración de la acción en el cuerpo o a través de una reducción de ciertos efectos secundarios.
De acuerdo con el tercer aspecto de la presente invención se proporciona un compuesto de acuerdo con la Fórmula I o II como se define arriba, o un derivado farmacéutico aceptable suyo o profármaco para este uso, o un compuesto de acuerdo con la Fórmula III o IV, para usar como una medicina. Estos compuestos son particularmente eficaces en el tratamiento de una afección inflamatoria, para tratamiento hematológico y otros procesos malignos, causando inmunosupresión o la prevención o tratamiento del rechazo de trasplantes.
De acuerdo con el cuarto aspecto de la presente invención se proporciona el uso de un compuesto de acuerdo con la Fórmula I o II como se define arriba, o un derivado farmacéutico aceptable suyo o profármaco para este uso, o un compuesto de acuerdo con la Fórmula III o IV, en la fabricación de un medicamento para el tratamiento de una afección inflamatoria, para tratar las condiciones hematológicos y otros condiciones malignas, que provocan inmunosupresión, prevención o tratamiento al rechazo de trasplantes.
De acuerdo con el quinto aspecto de la presente invención se proporciona una composición farmacéutica que comprende un compuesto de acuerdo con la Fórmula I o II como se definió arriba, o un derivado farmacéutico aceptable cuyo profármaco en este uso, o un compuesto de acuerdo con la Fórmula III o IV, y un portador farmacéutico aceptable. Tal composición tiene un uso especial en el tratamiento de una afección inflamatoria, para tratar afecciones hematológicas y otras afecciones malignas, causando inmunosupresión o la prevención o el tratamiento al rechazo de trasplantes. El sexto aspecto de la presente invención es dirigido al uso de esta composición en la fabricación de un medicamento para el tratamiento de una afección inflamatoria, para tratar afección hematológica y otras afecciones malignas, que provocan inmunosupresión o previenen o tratamiento al rechazo de trasplantes.
De acuerdo con un séptimo aspecto de la presente invención se proporciona un método de inducir apoptosis en células objetivo, que comprende administrar a las célula objetivo o a las inmediaciones, en las que las células objetivo están ubicadas en un compuesto de acuerdo con la Fórmula I o II como se define arriba o un derivado farmacéutico aceptable suyo o profármaco para este uso, o un compuesto de acuerdo con la Fórmula III o IV. El octavo aspecto de la presente invención es dirigido al uso de compuestos de acuerdo con la Fórmula I o II como se define arriba o un derivado farmacéutico aceptable suyo o profármaco para este uso, o un compuesto de acuerdo con la Fórmula III o IV, en la fabricación de un medicamento para inducir apoptosis en células objetivo. La célula objetivo son en general células pro-inflamatorias o células malignas. Para este uso, este aspecto de la invención es útil para tratar la inflamación y para tratar los hematológicos y otros procesos malignos.
Los compuestos preferidos de la Fórmula I usado de acuerdo con la presente invención incluyen ésos en la que R es NHR^{1} y R^{1} es metilo, etilo, propilo, ciclopropilo, butilo, ciclobutilo o
9
y n = 1, Los compuestos preferidos adicionalmente son ésos, en los que el compuesto tiene la estructura de la Fórmula I en la que
8
y R^{3} es alquilo o alquilo sustituido de cadena recta o ramificada, preferentemente alquilo o alquilo sustituido C_{(1-6)}, más preferentemente propilo o hexilo, o en la que R^{3} es un bencilo o un grupo bencilo sustituido, preferentemente halobencilo, más preferentemente fluorobencilo, o R^{3} es el grupo alquilo sustituido
9
En la que n = 1-6, preferentemente n = 1, o en la que R^{3} es un grupo cicloalquilo C_{(3-6)} o cicloalquilo sustituido.
Los compuestos preferidos que tienen una estructura de acuerdo con la Fórmula II incluyen ésos, en los que R^{4} y/o de R^{5} son metilo y/o etilo.
Los ejemplos de los compuestos particularmente preferidos usados de acuerdo con la presente invención, además de los compuestos nuevos de la Fórmula III y IV, son designados como "compuesto A" "compuesto G" y "compuesto H" "Compuesto I" "compuesto K" "compuesto M" "compuesto N" "compuesto S" "compuesto T", "Compuesto 2", "Compuesto 3", "Compuesto 4", "Compuesto 5" y "Compuesto 7", las estructuras de los cuales son mostradas en Fig. 2A y 2B de los dibujos acompañantes. El compuesto más preferente usado de acuerdo con la presente invención es el compuesto G en vista de su potencia y selectividad superior para transrepresión sobre transactivación.
Las composiciones de acuerdo con la invención pueden tomar un número diferentes de formas que dependen, en particular de la manera en la que está la composición. Para este uso, por ejemplo, la composición puede estar en forma de un polvo, pastilla, cápsula, líquido, ungüento, nata, gel, hidrogel, aerosol, spray, micelas, liposomas o cualquier otra forma apropiada que pueden ser administrados a una persona o animal. Será apreciado de que el vehículo de la composición de la invención debe ser uno que sea tolerado bien por el sujeto al que es dado y permita la entrega de los compuestos al tejido designado. Los compuestos usados de acuerdo a esta invención podrán ser administrados por cualquiera ruta que incluya pero no estará limitada a la inhalación oral, la colocación local dentro de la nariz o del ojo, la inyección local dentro de las articulaciones o los músculos, de forma oral en forma de cápsulas, pastillas, líquidos o suspensiones, por inyección en una vena, músculo o bajo la piel y por vía tópica a la piel. El vehículo consistirá de 0,1% a 99,9%, preferentemente 90% a 99,9% en peso de la composición generalmente y podrá, en la ausencia de otros adjuntos, constituir el balance de la composición.
Las siguientes Formulaciones son dadas solamente por vía de ejemplos. Un experto en la técnica podrá formular cualquiera de los compuestos de acuerdo con la presente invención cuando comparten las propiedades de la formulación con esteroides en uso común.
Tabletas de 500 microgramos del compuesto G
Compuesto G 0,5% p/p
Lactosa Ph Eur 89,5% p/p
Povidona (K25) Ph Eur 5,0% p/p
Dióxido de Siliccio Coloidal Ph Eur 1,0% p/p
Agua Purificada Ph Eur 20% p/p*
Estearato de Magnesio Ph Eur 1,0% p/p
Glicolato sódico de almidón Ph Eur 3,0% p/p
*El agua se evapora durante el proceso de secado y no aparece en la forma terminada
\vskip1.000000\baselineskip
B. Tabletas de 2 mg del Compuesto G
Compuesto G 2,0% p/p
Lactosa Ph Eur 88% p/p
Povidona (K25) Ph Eur 5,0% p/p
Dióxido de Siliccio Coloidal Ph Eur 1,0% p/p
Agua Purificada Ph Eur 20% p/p*
Estearato de Magnesio Ph Eur 1,0% p/p
Glicolato sódico de almidón Eur 3,0% p/p
*El agua se evapora durante el proceso de secado y no aparece en la forma terminada.
C. Inyección del fosfato sódico del Compuesto G a 4 mg/ml
Fosfato sódico del Compuesto G 0,4% w/v
Citrato sódico Ph Eur 1,0% w/v
Bisulfito sódico Ph Eur 0,2% w/v
Hidróxido sódico QS*
Agua para inyección Ph Eur To 100% v/v
*El hidróxido de sodio se usa para ajustar el pH a 7.5-8.5
A fin de que la presente invención pueda ser fácilmente comprendida, los siguientes ejemplos son dados solamente por vía de ilustración.
El trabajo descrito en la presente solicitud resultando en esta invención surgió de nuestros estudios del GR^{8}, Los resultados de este trabajo son incluidos en esta descripción.
Ejemplo 1 Dominio Ligando enlazante del receptor de Glucocorticoide humano
Usamos la estructura cristalina de las (PR) de receptor de progesterona humana como una plantilla para hacer un modelo del receptor de glucocorticoide humano porque las dos moléculas tienen más de 50% de identidad en la región de unión de ligandos, y una fuerte semejanza de secuencia. Las 12 hélices observadas en el receptor de estrógeno (ER), las PR, y el receptor de ácido retinóico (RAR) son preservadas en el GR humano. Además el GR humano comparte a los aminoácidos fuertemente que hacen la signatura^{41} del receptor nuclear. En común con las hélices de PR 2 y 3 forman una hélice contigua como lo hacen las hélices 10 y 11,
La estructura terciaria del Dominio Ligando enlazante de GR (LBD) contiene 251 aminoácidos (Q527-K777) y se pronostica usando SWISS-MODEL. El resultado incluye un alineamiento estructural contra las plantillas ordenadas en 3D. Se usa el dímero PR LBD 1,8 \ring{A} (1A28) como una plantilla y la identidad entre estos dos LBDs es > 50%.
Evaluación de la estructura 3D
La verificación de la calidad de esta estructura fue efectuada usando programa PROCHECK, que genera un esquema de Ramachandran. Aproximadamente el 99% de los ángulos \Phi-\phi en este modelo fueron colocados dentro del más favorecido y también dentro de las regiones permitidas del espacio conformacional. El análisis de energía de este modelo se aplica en el programa^{42} Protein Structure Analysis (Prosa). Este pronostica que cada residuo de energía de interacción en la estructura fue negativo. La estructura 3D prevista para el LBD de GR humano puede estar súper impuesto por encima de PR con una desviación de la raíz cuadrada de 0,38 \ring{A} para (corridas) para 250 átomos C\alpha.
El dominio ligando enlazante de GR humano (hGR) es delineado por las hélices 5, 7,11 y 12, la vuelta \beta y los lazos L6-7 y L11-12. La cavidad del ligando enlazante se pronostica para ser linealizado por 18 aminoácidos. De éstos 15 se pronostica contribuye a colaborar en el ambiente hidrofóbico de la cavidad: Met 560, Leu 563, Leu 566, Gly 567, Trp 600, Met 601, Met 604, A1a 605, Leu 608, Phe 623, Met 646, Leu732, Tyr 735, Thr 739, Phe 749. Hay tres residuos polares, dos a un final del Gln 570 de cavidad y Arg 611 y los demás en el Cys 736 del extremo de opuesto.
Ejemplo 2 Acoplamiento del Ligando dentro de la estructura de prevista
La estructura de la Dexametasona fue obtenida desde Cambridge Structural Database (CSD). Predecimos que la cavidad del ligando enlazante es una hendidura longitudinal con dos residuos polares a un extremo y un residuo polar en el extremo opuesto. No podemos determinar la orientación del ligando con certeza absoluta dentro del cavidad, pero varias líneas de evidencias soportan la orientación del anillo A del esteroide al extremo de Arg 611 de la cavidad. Los ligandos para ambos el ER y el PR son orientados en esta manera, y ambos cortisol como aldosterona dentro del receptor de mineral corticoide son previstos para estar en esta orientación, sobre la base del modelo y los estudios de mutagénesis. La interacción de ligando con el receptor fue detectada usando el programa de Ligplot, que también es usado para graficar la interacción. Sobre la base de este análisis predecimos que el dominio ligando enlazante del hGR tiene tres capas antiparalelas, estructura helicoidal 12 V, que es muy homologo al de PR. El ligando es enlazado por tres enlaces de hidrógeno; Arg 611 y Gln 570 que interactúan con el grupo de cetona sobre C3 del anillo A del esteroide, y al grupo de cetona en la Cys 736 sobre el C20 del anillo D. Uno adicional 15 aminoácidos se encuentra contribuyendo a las interacciones hidrofóbicas con el ligando Arg 611, Gln 570 y Cys 736 son residuos conservados cuya importancia para la unión de ligando ha sido verificada por estudios en mutantes naturales o por ingeniería. El anillo aromático de Tyr 735 parecía constituir una interacción hidrofóbica con el ligando. La distancia del anillo aromático hasta el C22 sustituido del anillo D de esteroide es calculado y es 2,98 \ring{A}, y al anillo de D 3,98 \ring{A}. Sin embargo, el grupo de hidroxilo de la tirosina 735 fue orientado fuera desde la cavidad del ligando enlazante.
Ejemplo 3 Afinidad de mutante GR humano para Dexametasona
Como Tyr 735 fue pronosticado para tener interacción hidrofóbica con el anillo D de la Dexametasona, en el que fue importante identificar los cambios en la afinidad del ligando enlazante provocada por las mutaciones en la posición 735. La mutagénesis dirigida por sitio para la fenilalanina (Tyr735Phe) no resulta en ninguna alteración en la afinidad del ligando (4,3 nM comparado con 4,6 nM la tipo salvaje), de acuerdo con la hipótesis de que el anillo de benceno es suficiente para generar una superficie hidrofóbica en la interacción del ligando. El cambio para valina (Tyr735Val) resultó en la afinidad enlazante más baja comparada con la de la naturaleza del tipo salvaje, pero solamente a un grado menor (6 nM). El cambio para serina (Tyr735Ser), sin embargo, resultó en una reducción dos veces en la afinidad del ligando enlazante (10.4 nM).
Todos los receptores de mutante fueron expresados en células COS7, y las mutaciones no modificaron los números de receptores por células.
Ejemplo 4 Transactivación por mutante GR
Todas las tres moléculas de GR mutante son capaces de transactivar al promotor de MMTV. En respuesta a la Dexametasona Tyr735Phe que tiene un EC50 similar al tipo salvaje (8.6 nM comparado con 6 nM) y Tyr735Val un EC50 más bajo 14.8 nM. Sin embargo, el potencial de transactivación máximo de ambas moléculas de mutante GR fue menor que el tipo salvaje.
El EC50 de Tyr735Ser para transactivación fue incrementado hasta 118 nM, y un cálculo exacto del efecto máximo no fue posible. Está claro que este efecto es desproporcionado al duplicar Kd, sugiriendo que la disrupción de la unión de ligando es insuficiente para explicar el cambio observado en el receptor de transactivación.
Adicionalmente, la hidrocortisona de ligando fisiológico (100 nM) indujo la inducción de MMTV en 18 veces vía GR tipo salvaje, 11 veces con el Tyr735Phe, 10.6 veces con la Tyr735Val y dejó de inducir al reportado vía el Tyr735Ser. Para este uso, los receptores mutados tienen el mismo orden de rango de la actividad con ambos ligandos de agonista.
Ejemplo 5 Transrepresión por mutante de GR
Transrepresión por GR activado generalmente tiene un EC50 más bajo que la transactivación, y coloca menores requisitos severos sobre el receptor. Para este uso han sido identificado ligandos que promocionan la transrepresión en ausencia de transactivación, pero no viceversa. Revisamos la capacidad de las moléculas GR mutante de inhibir a NFkB p65 mediando la transactivación a través de un elemento de respuesta de NFkB vinculado con luciferasa. El reportado fue dirigido por co-transfección de un vector de expresión p65, El receptor tipo salvaje consiguió supresión importante en Dexametasona 0,1 nM y la supresión máxima a 1 nM, como Tyr735Phe y Tyr735Val. Tyr735Ser tenía un menor, pero consistente aumento en IC50 para este efecto, sin supresión en Dexametasona 0,1 nM. Estos datos son compatibles con el Kd observado para la unión a Dexametasona, y muestra la curva dosis-respuesta para transrepresión estando desplazada a la izquierda en comparación con la transactivación. En contraste con los datos de transactivación Tyr735Phe y Tyr735Val funcionaron de forma semejante a GR tipo salvaje, mostrando que la sustitución de Tyr735 en el deterioro selecto de la transactivación, la falta de cambios importantes en la afinidad de unión del ligando y la transrepresión. Tyr735Ser tiene un IC50 ligeramente superior para la transrepresión: comparada a las otras tres moléculas de GR revisadas, a compatible con la observación que es su afinidad es reducida por Dex. Sin embargo, a 100 nM de Dex, la Tyr735Ser ha conseguido la máxima supresión en la que la dosis observada con el GR tipo salvaje, en el contraste sorprendente de los resultados vistos sobre transactivación.
Por consiguiente decidimos sintetizar una serie de: compuestos con un rango de sustituyentes sobre el anillo D, como en nuestro trabajo previo se indicó la interacción entre el anillo D del esteroide y la tirosina 735 es esencial para la transactivación. También sintetizamos un número de compuesto con las modificaciones en/o alrededor de la posición C17, los compuestos son mostrado en 2. Estos compuestos y el glucocorticoide agonista no selectivo controlan la molécula de Dexametasona como se muestra en Fig. 1 donde fue evaluada para la transrepresión, transactivación y actividad apoptosis tal como sigue:
Ejemplo 6 Ensayos de in-vitro Métodos Líneas celulares
La línea celular COS7 (ECACC:87021302) se obtiene desde células de riñón transformadas de monos verdes africanos (Cercopithecus aethiops). Esta línea celular deficiente en GR endógeno es por consiguiente usada extensamente como herramienta para el estudio de la función de GR por expresión artificial controlada vía transfección.
La línea celular A549 (ECACC:86012804) se obtiene de célula epitelial de pulmón humano, desde un carcinoma. Esta línea celular contiene GR endógeno funcional y se estimula por Factor de Necrosis Tumoral (TNF) para producir IL-8.
La línea celular de HEP G2 (ECACC: 85011430) se obtiene de células epitelial de hígado humano desde un carcinoma hepatocelular diferenciado. Esta línea celular tiene GR endógeno funcional y se estimula por activación de GR para inducir amino transferasa de tirosina.
La línea celular de CEM-C7A es un clon de esteroide sensible de la línea celular CCRF-CEM (ECACC 85112105). Esta es la línea celular de linfoblastoide T con GR endógeno funcional.
Células COS 7 y células A549 son cultivadas en DMEM con Glutamax (Gibco BRL, Paisley, R.U.), y 10% suero fetal vacuno (FCS). HEP G2 se cultiva en DMEM con Glutamax (Gibco BRL) 1% aminoácido esencial (Gibco BRL) y 10% FCS. Células de CEM-C7A son cultivadas, en Optimem (Gibco BRL) con 5% FCS.
Plásmidos
pcDNA3-GR
AH3-Luc
NRE-Luc
P65
Transfección de Lipofectamina
Todas las transfecciones fueron llevadas a cabo usando Lipofectamina plus (Gibco BRL), de acuerdo a las instrucciones de manufactura, previamente descritas. I. En resumen, todas las células son inoculadas a 5x10^{5} por 10 cm en placa de cultivo de tejido 18 horas antes de la transfección, los próximos días los plásmidos relevantes se mezclan con medio libre de suero y reactivo "Plus"(Gibco BRL) y se incuban por 15 minutos, reactivo lipofectamina se adiciona a la mezcla y se incuba por 15 minutos adicionales, esta mezcla fue adicionada a las células en medio libre de suero en placa de cultivo de tejido de 10 cm. y por 3 horas, las células son luego tripsinisadas dividas en placas de 24 huecos, las células salen para recobrar durante la noche y fue tratada con esteroides por 16 horas antes de cosechar. Todos los experimentos son llevados a cabo desde una transfección en triplicado y en ocasiones separadas con resultados similares.
Ensayo de Luciferasa
El gen de luciferasa cataliza la producción de la luz del sustrato luciferina. Cuando los plásmidos que contienen este gen son transfectados dentro de la línea celular y la actividad del gen puede ser ensayada por la intensidad de la luminisencia. El ensayo de luciferasa produce luminiscencia a través de una oxidación ATP-dependiente de luciferina, que la cantidad de la luz producida puede ser medida por un luminómetro y es una medida de la actividad de gen (Davis, 1996). La intensidad de la luz fue medida en un Luminometro (LB9501, Berthold). La intensidad de la luz debe ser proporcional a la concentración de luciferasa en el rango de 10^{-16}M (10 pg/L) hasta 10^{-8} M (1 mg/L).
Medir la luminiscencia de la células tratadas 150 \mul buffer de lisis reportado 1X (RLB: 25 mM de Tris-fosfato pH = 7,8; 10 mM MgCl_{2}, glicerina 15%; Triton 1%, 1 mM EDTA) se adiciona a las placas de 24 pocillos para destruir las células e incubar a la temperatura ambiente por 30 minutos mientras se agita. Luego 100 \mul de fragmentos de célula a temperatura ambiente son mezclados con 100 \mul de reactivo de Ensayo Luciferasa (LAR 1 mM ATP 0,3 mM D-Luciferina, 66% RLB). Esta reacción es mezclada en un luminómetro (LB 9501, Berthold) y la luz producida fue medida por un periodo de 5 segundos.
(A) Ensayo de Transactivación usando receptores de Glucocorticoide expresado en línea de célula de riñón de mono COS 7
En este ensayo el GR fue expresado artificialmente en una línea celular que carecía de GR endógeno y un elemento de respuesta de glucocorticoide (GRE) "Conducciendo" a un gen de luciferasa reportado que se usa para medir la activación dependiente al ligando.
Célula de COS7 fueron transfectadas con 1 \mug pcDNA3-GR y 3 \mug AH3-Luc por placa de cultivo de tejido 10 cm. Las células fueron vertidas en placas de 24 pocillos después de transfección y los esteroides fueron adicionados inmediatamente. Después de que 18 horas de incubación, las células se destruyeron y fue efectuado un ensayo de luciferasa.
(B) Ensayo de Asociación SRC-1 por análisis de dos híbrido mamífero
SRC-1 es un importante co-activador de la acción de GR que se asocia con el GR en una manera dependiente del ligando. La capacidad de SRC-1 para asociarse con el GR de esta manera puede ser usado como una medida de la potencia del ligando que medió la transactivación. Llevar a cabo este ensayo en plásmidos que generan el Dominio del Ligando enlazante VP16-GR (LBD) y proteínas de fusión como GAL4-SRC-1 en el gen de luciferasa enlazante reportado GAL4 construido para transfectar en una línea celular deficiente en SRC-1 endógeno. La proteína de fusión GAL4-SRC-1 puede unirse a sitios específicos corriente arriba del gen de luciferasa reportado. Si la proteína de fusión SRC-1 asociada con el enlace del ligando y la proteína de fusión de VP16-GRLBD luego el dominio de activación VP-16 aumenta la expresión del gen de luciferasa. La respuesta de dosis del ligando fue analizada para la unión de SRC-1 con los compuestos mostrados en Fig. 1 y 2A.
(C) Cuantificación de Proteína Amino Tirosina Transferasa Endógena (TAT) en la línea célular de hígado HEPG2
En este método una aproximación colorimétrica es usada para cuantificar la actividad de TAT. La enzima TAT cataliza la siguiente reacción:
L-tirosina + 2-oxoglutarato \leftrightarrow 4-hidroxifenilpiruvato (pHPP) + L-glutamato
Esta reacción también requiere fosfato piridoxal (PLP) como cofactor.
Las condiciones de álcali fuertes pueden ser usadas para cambiar pHPP por \rho-hidroxibenzaldehído (pHBA) y luego oxalato. La cantidad de pHBA puede ser ensayado midiendo su absorbancia a 331 nm (coeficiente de extinción 19,900M^{-1}cm^{-1}) luego esta figura se asume ser directamente proporcional a la actividad de TAT. Células de HEPG2 estaban cultivadas hasta que confluyen sobre una placa de 10 cm; (-10^{-7} células). Estas células fueron raspadas y luego resuspendidas en 500 \mul de 0,14M KCl en hielo. Las células fueron destruidas por 3 ciclos de sonicación de 10 segundos explosión a potencia completa (50 W, 20 kHz Sonicator; Jencons, Leighton Buzzard, R.U.). Las células fueron guardadas en hielo entre cada estallido. Los escombros de la suspensión de células destruidas fueron hilados luego más abajo (microcentrifuga 13000 rpm, 20 min) y la concentración de proteína del sobrenadante fue ensayado usando el método de Bradford. Luego 100 \mug de proteína fueron usado para ensayar la actividad de
TAT.
Para realizar el ensayo de TAT se hace la mezcla de la siguiente reacción en un eppendorf de 1,5 ml:
900 \mul 7 mM L-Tirosina en 0.2 M KPO_{4}
30 \mul 0.3 M Ketoglutarato
30 \mul 1.2 mM PLP
? 100 \mug de proteína celular
? 0.2 M KPO_{4}
1000 \mul
Para cada reacción fue colocada una reacción de control sin el ketoglutarato. Las muestras se incuban a 37ºC por 20 minutos y luego se adicionan 60 \mul de NaOH 10M. Las muestras son incubadas a temperatura ambiente por unos 30 minutos adicionales y luego la absorbancia de cada muestra se ensaya a 331 nm en un espectrofotómetro (Ultrospec III, Pharmacia).
(D) Ensayo de Transrepresión usando receptor Glucocorticoide expresado artificialmente y P65 en línea célular de riñón de mono COS 7
Para realizar este ensayo el GR y la p65 son expresados artificialmente en una línea celular carente de GR y deficiente en p65 endógena. La capacidad de p65 para activar un elemento de respuesta de NFkB (NRE) "Conduciendo" un gen de luciferasa reportado podría luego ser reprimida por GR de una manera dependiente al ligando, por consiguiente, es usado para medir luego la transrepresión.
Células de COS7 se transfectan con 1 \mug de pcDNA3-GR, 3 \mug NRE-Luc y 200 ng de p65 por placa de cultivo de tejido de 10 cm. Las células son vertidas en una placa de 24 pocillos después de la transfección y se dejan durante 18 horas para recuperarse antes de adicionar los esteroides de la Fig. 1 y 2A. Después de otras 18 horas en que se incuban, las células se destruyen y se realiza un ensayo de luciferasa.
(E) Ensayo de Transrepresión usando GR endógeno en la línea celular Epitelial de pulmón A549
En este ensayo TNF es usado para estimular la actividad de NFkB en una línea celular que expresa el GR endógeno. La capacidad de NFkB de activar una NRE "Conduciendo" un gen de luciferasa reportado podría luego ser reprimido por GR en una manera dependiente del ligando y, por consiguiente, usado para medir transrepresión.
Células de COS7 se transfectan con 3 NRE-Luc de placa de cultivo de tejido de 10 cm. Las células se adicionan y son vertidas en una placa de 24 pocillos después de la transfección y se dejan durante 18 horas para recuperar antes los esteroides de la Fig. 1 y 2. Después adiciona TNF a las muestras después de 3 horas de incubación con los esteroides y después de otras 15 horas, las células se destruyen y se realiza el ensayo de luciferasa.
(F) Represión de IL-8 Endógena en A549s
En este ensayo de TNF se usa para estimular la actividad de NFkB en una línea celular que expresa el GR endógeno. La capacidad de NFkB de inducir la transcripción de gen de IL-8 podía ser reprimido por GR en una manera dependiente al ligando y, por consiguiente, se usa luego para medir la transrepresión.
Células de COS7 se transfectan con 3 NRE-Luc en placa de cultivo de tejido de 10 cm. Las células son vertidas en placa de 24 pocillos después de la transfección y se dejan durante 18 horas para recuperarse antes de adicionar los esteroides de la Fig. 1 y 2A. Después de la incubación durante 3 horas con los esteroides, TNF se adiciona a las muestras sobre el sobrenadante de célula, después de otras 15 horas un ensayo de IL-8 se ejecuta de acuerdo con las instrucciones del fabricantes (R & D). Brevemente, triplicados de 100 \mul de una dilución de 1:2 de sobrenadante de célula y 100 \mul de una serie de dilución conocida de IL-8 se adicionan a los pocillos de una placa de micro titulación cubierta con un anticuerpo monoclonal de IL-8, las muestras son incubadas y lavadas con un anticuerpo policlonal IL-8 biotinilizados durante 1 hora a temperatura ambiente. La solución de peroxidasa de Streptavidina de rábano de caballo se adiciona a todos los pocillos luego y es incubado por 30 minutos antes de ser lavado. Tetrametilo de benzidina (TMB; Chromagen) se adiciona a todos los pocillos y se incuba en la oscuridad por 10 minutos, la reacción es detenida por la adición de H_{2}SO_{4} y la absorbancia de cada uno se lee en un espectrofotómetro usando como longitud de onda 450 nm. El análisis de regresión se lleva a cabo sobre los datos estándares y los desconocidos y se expresan como pg/ml de IL-8 en comparación con el patrón.
(G) Estimación de Translocación nuclear usado GFP, GR titulado y Microscopía fluorescente
El GR no ligado está presente en el citoplasma de las células en asociación con proteínas de conmoción por calor (HSPs). La unión de un ligando agonista al GR causa la disociación de los HSPs y la translocación para el núcleo. Un tipo de ligando antagonista I puede unirse al GR pero puede translocarlo al núcleo. Un ligando antagonista de tipo II puede unirse a GR, translocando al núcleo y se une al ADN pero puede activar la transcripción del gen. Por consiguiente, la capacidad de un supuesto ligando translocando al GR ayuda a condicionar su estado como un agonista o antagonista. Células de COS7 fueron transfectadas con 5 \mug de una proteína fluorescente verde (GFP) titulada en el vector de expresión de GR. Después de la transfección, estas células se dividen en 6 pocillos de la placa con un cubre objeto de microscopio estéril colocado en la parte inferior de cada uno. Las células se permiten recuperarse durante 18 horas y luego el medio se quita, las células se lavan tres veces con fosfato estéril salino (PBS) y el nuevo medio se adiciona conteniendo carbón FCS en lugar de FCS normal. Las células se incuban durante 18 horas y luego los esteroides de Fig. 1 y 2A son adicionados hasta una concentración final de 100 nM. Las células se incuban durante 3 horas adicionales y luego el medio se extrae y las células se fijan a los cubre objetos de vidrio adicionando metanol helado e incubando a -20ºC por 30 minutos. Los cubre objetos con las células transfectadas asociadas con ellos fueron montados en los porta objetos y la localización celular del GFP, el GR titulado fue analizado por microscopio de fluorescencia usando un microscopio de Axioplan 2 (Zeiss, Oberkochen, Alemania) y software de análisis KS300 v3,0 (Zeiss).
(H) ensayo de actividad de antagonista Tipo II: competición de Transactivación de Dexametasona
Un antagonista de tipo II debe ser capaz de competir la actividad agonista. Cuando un antagonista no tiene capacidad de transactivarse, la competición puede ser medida por la inhibición de un agonista en un ensayo de transactivación. RU486 es un antagonista de tipo II de la función de GR y puede competir contra el agonista Dexametasona por la unión de un ligando, esta interacción puede ser usada como un control positivo para este análisis.
Como con el ensayo de transactivación previamente descrito, en el que GR fue artificialmente expresado en una línea celular que carecía de GR endógeno y el GRE "Conduciendo" un gen de luciferasa reportado es usado para medir la activación dependiente del ligando. Células de COS7 fueron transfectadas con 1 \mug pcDNA3-GR y 3 \mug AH3-Luc por placa de cultivo de tejido de 10 cm. Las células son vertidas dentro de la placa de 24 pocillos después de la transfección y los esteroides son adicionados inmediatamente. Todos los pocillos excepto el control negativo fueron tratados con 50 \muM Dexametasona para generar una concentración final de 100 nM. Ciertos esteroides de la Fig. 2A se adicionan a la misma concentración a todos los pocillos de muestra. Después de 18 horas de la incubación las células se destruyen y se efectúa un ensayo de luciferasa.
(I) Ensayo de actividad de Progesterona usando Transactivación de receptor Progesterona
Como el GR LBD tiene homologia fuerte con el PR LBD hay una posibilidad de que cualquiera de los esteroides evaluados de las Figs. 1 y 2A activa uno de estos receptores y también puede activar los demás. La presencia de la actividad de progesterona ilegítimo se asocia con los esteroides de las Fig. 1 y 2A y son examinados probado usando un ensayo de transactivación con PR en lugar del GR.
El PR fue expresado artificialmente en una línea celular que carecía de PR endógeno y una GRE "Conduciendo" un gen de luciferasa reportado es usado para medir la activación dependiente al ligando.
Células de COS7 fueron transfectados con 1 \mug pSEO-PRB y 3 \mug AH3-Luc en una placa de cultivo de tejido de 10 centímetros. Las células son vertidas dentro de una placa de 24 pocillos después de la transfección y los esteroides de las Fig. 1 y 2A son añadidos inmediatamente para generar una concentración final de 100 nM. Después de de 18 horas de incubación las células se destruyen y se efectúa un ensayo de luciferasa.
(J) Ensayo Apoptosis
Apoptosis (la muerte de célula programada) es mediado por una proteína llamada Bax, la transcripción de esta es principalmente controlada por GR de una manera dependiente al ligando. Para medir la capacidad de un ligando GR para provocar apoptosis en una línea celular apropiada se incubada con el ligando y se lleva a cabo después de tres días un conteo de células viables.
Células de CEM-C7A son vertidas en una placa de 96 pocillos a 5 x 10^{5}/pocillos. Los esteroides de las Fig. 1 y 2A son añadidos inmediatamente para generar una concentración final de 100 nM. Después de la incubación, a unos tres días el número de células vivas en cada pocillo se ensaya usando Celltiter 96 Aqueous Non-Radiactive Cell Profilation (Promega). Este ensayo es un método calorimétrico para determinar el número de células viables en el ensayo de proliferación o químico sensible.
En Resumen, el ensayo esta compuesto de las soluciones de un compuesto nuevo de tetrazolium (3-(4,5 dimetiltiazol-2-ilo)-5-(3-carboximetoxifenil)-2-(4-sulfofenil)-2H-tetrazolium, MTS) y un reactivo de acoplamiento de electrón (metosulfato de fenazina; PMS). MTS es bioreducido por las células en un producto formazan que es soluble en un medio de cultivo de tejido. La absorbancia del formazan a 490 nm puede ser medida directamente desde una placa de ensayo de 96 pocillos sin procesamiento adicional. La conversión de MTS respecto a formazan acuoso, soluble es lograda por enzimas deshidrogenasa que encontraron en células activas metabolicamente. La cantidad del producto formazan como medida por la cantidad de absorbancia a 490 nm es directamente proporcional al número de células vivas en el cultivo.
Resultados
Compuestos que fueron evaluados en dos lotes como sigue:
Lote 1: Compuestos, A, H y D. Compuestos C y E demostrado ser demasiado insoluble para dar los resultados reproducibles y cualquiera de los datos son presentados sobre estos compuestos.
Lote 2: Compuestos G hasta T inclusive.
En todos los casos, Dexametasona, la estructura que es mostrada en la Fig. 1, se incluyen como un control activo.
Transactivación del Ligando Inducido por el receptor de Glucocorticoide (A) Ensayo de Transactivación usando Receptor Glucocorticoide artificialmente expresado en la línea celular de riñón de mono COS7
La capacidad de todos los compuestos colocados en la Fig. 2A para transactivar son primero evaluados en 1, 10 y 100 nM (Fig. 3 y 4). El Compuesto D parece ser más activo provocando más transactivación que la Dexametasona (Fig. 3). Fue encontrado que los compuestos L, O, Q y R fallaron por generar una respuesta a cualquier concentración. El Compuesto G es mucho menos potente y tiene un efecto máximo más bajo cuando se compara con Dexametasona. Todos los otros compuestos demuestran alguna capacidad para transactivar con una inducción máxima diferente aunque esta respuesta es "Desplazada a la derecha" comparado con la Dexametasona (Fig. 3 y 4).
Para evaluar el posterior potencial de transactivación de los compuestos probados en estos experimentos se repiten a 1, 10, 100 y 500 nM con los compuestos que han generado alguna respuesta en el primer experimento (i.e. Todos exceptúan de L, O, Q y R). Este experimento confirma que los compuestos H, I, J, K, M, N y S tienen una respuesta máxima similar comparado con la Dexametasona aunque todos ellos responden con un "Desplazamiento a la derecha" (Fig. 5). Los Compuestos G, P y T tienen una "Respuesta desplazada a la derecha" y un máximo reducido comparado Dexametasona, aunque solamente es leve en el caso de T (Fig. 5). El Compuesto G tiene una respuesta máxima global más baja y también la respuesta más baja a cualquier dosis comparado con los otros compuestos (Fig. 5).
(B) Ensayo de Asociación de SRC-1 por análisis dos híbrido mamífero
La capacidad de todos los compuestos mostrada en la Fig. 2A de enganchar SRC-1 es evaluada en comparación con Dexametasona. Fueron evaluados en concentraciones 1, 10 y 100 nM (Fig. 6 y 7). Fue encontrado que solamente el compuesto D engancha SRC-1 a la misma extensión como la Dexametasona. El compuesto A produce una respuesta sub-máxima (\approx 50%). A las concentraciones clínicamente relevantes de 1 y 10 nmolar el compuesto G no causa la transactivación como medición por enganche con SRC-1. Aún a las más altas concentraciones evaluadas, el compuesto G no causó enganche con SRC-1. Ninguno del resto de los compuestos que engancha SRC-1 son tan bueno como Dexametasona y solamente los compuesto J, K, R, S y T generan una respuesta importante en 100 nM.
(C) Cuantificación de la proteína Tirosina Amino Transferasa Endógena (TAT) en célula de hígado de HEPG2
La capacidad del compuesto G de activar el gen de la tirosina amino transferasa endógena (TAT) es comparada con Dexametasona a las concentraciones de 1 \muM. Es encontrado que existe una reducción importante en la actividad de TAT que usa compuesto G cuando el ligando de GR se compara a la Dexametasona (p = 0,014, dos t-prueba seguida) (Fig. 8).
Ligando de Transrepresión Inducida por el receptor Glucocorticoide (D) Ensayo de Transrepresión usando receptor de Glucocorticoide expresado artificialmente y p65 en células de riñón de mono COS 7
La capacidad de los compuestos de la Fig. 2A de reprimir p65 y estimulación de un elemento de respuesta NFkB es evaluado a 1, 10 y 100 nM (Fig. 9 y 10). Los compuestos A y H son menos potentes que la Dexametasona pero provocan la misma reacción máxima a 100 nM. El compuesto D es tan potente como la Dexametasona (Fig. 9). En la segunda serie de compuestos, se encuentra que solamente tres de los compuestos (L, O y R) fallan completamente en reprimir la función de P65 totalmente pero algunos compuestos no demostraron ningún efecto en 1 y 10 nM con solamente una represión insignificante a 100 nM (J, P y Q). El compuesto remanente todo reprimido de P65 por lo menos es tan bien como Dexametasona con una respuesta "Desplazamiento a la Izquierda" y la represión máxima más grande en el caso de los compuestos G y T.
(E) Ensayo Transrepresión usando GR Endógeno en línea celular Epiteleal de pulmón A549
La capacidad de los compuestos de Fig 2A para transrepresar la activación de TNF en células de A549 se muestra en las Fig. 11 y 12. La capacidad de compuesto G de reprimir la activación de TNF de células A549 es probada usando un gen de NRE reportado y 1, 10, 100 y 500 nM del compuesto. Es encontrado que el compuesto G reprimió por lo menos también como Dexametasona y también tenía una respuesta "Desplazada a la Izquierda" con la represión máxima mayor. Los Compuestos A, D y H son también evaluados en el ensayo. Todos los compuestos presentan transrepresión.
(F) Represión de IL-8 Endógena en A549s
La capacidad de los compuestos de la Fig. 2A para transrepresar la activación de IL-8 en células A549 son mostrados en Fig 13 y 14. La capacidad de 100 nM del compuesto G de reprimir la activación de TNF de células de A549 también es evaluada usando producción de IL-8 como un punto de final endógeno. Es encontrado que compuesto G reprime la producción de IL-8 mejor que la Dexametasona (p = 0,0076, dos t-test). Los Compuestos A, D y H presentaba transrepresión en este ensayo.
(G) Valoración de Translocación nuclear usando GR titulado GFP y Microscopía fluorescente
Los Compuestos A, D y H provocan la localización nuclear del receptor de glucocorticoide GFP titulado, por lo tanto son capaces de unirse a GR (Fig. 15). La capacidad de ciertos compuestos del segundo juego de compuestos en provocar translocación se muestra en Fig. 16. El compuesto O falló por causar translocación, compatible con la inactividad en todo los demás ensayos y la conclusión de que este compuesto no se una al receptor de glucocorticoide. Los otros compuestos evaluados provocaron translocación del receptor al núcleo.
(H) Ensayo de actividad antagonista de Tipo II: competición de Transactivación Dexametasona
Los cuatro antagonistas supuestos fueron identificados por su falta de la función en cualquier transactivación o ensayo de transrepresión (L, O, Q y R). Para chequear función antagonista de tipo II como la capacidad de estos compuestos de competir con Dexametasona por la unión de GR fue evaluada usando RU486, un antagonista de tipo II de GR bien definido, como un control positivo. Células COS7 son transfectadas con un gen reportado susceptible a la transactivación y luego es estimulado con 1 nM Dexametasona. RU486 (1, 10,100 nM) compite con la función Dexametasona de una manera de dosis dependiente con una represión de transactivación máxima de \approx50%. Los compuestos L, O, Q y R fallan para reprimir transactivación de Dexametasona y por tanto fallan para actuar como antagonistas competitivos, (Fig. 17).
(I) Ensayo de actividad de progestógeno usando Transactivación de receptor de progesterona
La actividad de progesterona expuesta por los compuestos tal como se muestra en Fig. 18 es evaluado por un ensayo de transactivación usando el vector de expresión de PRB reportado de AH3-luc. En este sistema progesterona 100 nM causa una inducción fuerte del gen reportado mientras que Dexametasona 100 nM causa muy poco aumento en el gen reportado activación sobre el control negativo. Los Compuesto G, H, I y P presentan un gen de activación reportado similar o reducido comparado con la Dexametasona. Compuestos J, K, L, M, N, O, Q, R, S y T presentan la activación de un gen reportado ligeramente aumentado comparado con la Dexametasona. Cualquiera de los compuestos demuestra la potencia de progesterona en la activación de PRB, la más fuerte, L, solamente demuestra \sim40% que la activación generada por la progesterona.
(J) Ensayo de Apoptosis
Células de CEM C7A son una línea celular de linfoblasto T humano que pasa por apoptosis en respuesta al glucocorticoide. El mecanismo exacto es incierto, pero comúnmente se relaciona con la acción linfocitolitica del glucocorticoide en vivo, y puede hacer un modelo de los aspectos de glucocorticoide mediando anti-inflamación. En la primera serie de compuestos, Dexametasona y compuesto A son los más potentes inductores de apoptosis. RU24858 afectó la proliferación pero no produjo apoptosis significativamente (Fig. 20). Tenemos datos previos de envergadura usando RU24858, y constantemente falla la apoptosis inducida. En la segunda serie de compuestos, apoptosis fue producido por G hasta K pero no por compuesto Q. Este último compuesto no tenía ninguna actividad en cualquiera de los ensayos y es pensado no unirse. El hecho de que apoptosis se produce por compuestos muy selecto, compuesto G el que está no tiene la actividad de transactivación esencialmente pero tiene actividad de transrepresión alta es una conclusión inesperada y en contraste con la actividad de otros agonistas selectos como RU24858.
Ejemplo 7 Ensayo de Ligando Enlazante
La unión de compuesto G para el receptor de glucocorticoide fue investigada usando un patrón. Las condiciones son como siguen:
Fuente Células Humanas HeLa 53
Ligando 6 nM^{3}H Dexametasona
Vehículo 0.4% DMSO
Tiempo de incubación/ Temp 2 hours @25ºC.
Buffer Incubación RPMI 1640, 10 nM Hepes, pH 7.2
Ligando No específico 20 \muM Dexametasona
Kd 5 nM
B_{max} 61000 R/células
Unión Específica 75%
Método Cuantificación Unión Radiológica
Criterio Significancia >50% de estimulación máx. ó inhibición.
Valores de IC_{50} fueron determinados por una regresión de cuadrados no lineal. Los valores de k, fueron calculados usando la ecuación de Cheng y Prusoff usando el IC_{50} observado del compuesto de prueba, la concentración del radio ligando empleado en el ensayo, y los valores históricos para la Kd del ligando. El coeficiente de Hill (n_{H}), definido como la pendiente de la curva unión, fue calculado.
El Compuesto G enlazado al receptor de glucocorticoide. La curva de unión fue desplazada a la derecha cuando se comparaba con Dexametasona. Esto fue una sorpresa encontrada, en el ensayo de transrepresión, Compuesto G fue por lo menos tan eficaz como la Dexametasona. Es posible especular que el enlazante en este ensayo es más indicativo de la actividad de transactivación al de los compuestos que la actividad de transrepresiva de los compuestos.
El compuesto G también es mostrado para no unirse al receptor de progesterona en un ensayo de unión al receptor clásica (datos no indicados). Compuesto G también es mostrado para no unirse a otros miembros del receptor familia excelente de esteroide. Curiosamente, en una encuadernación de receptor clásica ensayar (Fig. 19) G compuesto parecía ser uno menos potente que la Dexametasona ligando por el GR demasiado las conclusiones en ambos el in vitro e in vivo ensayar ser sorprendente, con compuesto G indicar la misma actividad más grande en transrepresión.
Ejemplo 8 Ensayo en vivo
Evaluar la validez de los modelos adicionales en vitro, como predictor de los efectos antiinflamatorios en vivo y la inducción de síntesis de proteínas (transactivación), el compuesto G fue estudiado en un modelo animal clásico de inflamación.
Los ratones albino suizos outbreds machos (18-20 g peso corporal) fueron comprados desde Bantin y Kingman (cepa T.O.; Hull, Humberside) y mantenido con una dieta de pastilla como comida, usual con agua del grifo y un ciclo de luz/oscuridad de 12:00 h (ad limitum). Todos los animales fueron alojados por tres días previos a la experimentación para permitir que el peso corporal alcance 20-22 g. Al día del experimento los ratones tenían en el rango de 24-26 g.
Bolsitas de aire fueron ejecutado sobre la espalda de los ratones: por inyección de aire (2,5 ml s.c.) en el día 0 y el día 3 (Perretti and Flower, 1993).
Al día 6 ratones fueron sometidos al vehículo (300 \mug, grupo A y D), o tratado con Dexametasona (3 \mug, grupo B) o compuesto G (3 \mug, grupo C) a 1 h inyectado intra-peritoneal (i.p.), grupo E fue dejado sin tratar. Compuesto G y Dexametasona fueron preparados por dilución de soluciones de stock en DMSO en aceite de parafina (concentración de DMSO final, menos que 0,01%).
Zimosan A fue permitida al descongelar a temperatura ambiente durante 30 minutos antes de ser adicionado a PBS estéril a una concentración de 2 mg/ml formando una suspensión homogénea.
A tiempo cero, los ratones reciben 0,5 ml de zimosan (1 mg) (grupo A, B, C) inyectados a nivel local con aire-petaca. Grupos D y E fueron dejados sin tratar en este punto de tiempo. A las 4 horas post-zimosan, los animales fueron colocados en CO_{2}. Bolsitas de aire fueron lavadas luego con 2 ml de PBS conteniendo 3 mM de EDTA y los hígados fueron recuperados y se congelan para su análisis posterior.
El número de leucocitos pasado (\geq 90% leucocitos morfonuclear, PMN) fue determinado en fluido desde cada aire-petaca, tomando una alícuota (100 \mul) del fluido de lavado y diluyendo 1:10 en el solución de Turk's (0,01% cristal violeta en 3% de ácido acético). Las muestras fueron vorteadas y luego 10 \mul de la solución de célula teñidas fue colocada en un hematocimometro Neubauer y los números de neutrofilos contados usando la luz de microscopio. (Olympus B061)
Cuantificación de Tirosina Amino Transferasa (TAT) proteína en el hígado: En este método un enfoque colorimétrico es usado para cuantificar la actividad de TAT. La enzima TAT cataliza la siguiente reacción:
L-tirosina + 2 oxoglutarato \leftrightarrow 4 hidroxifenillpiruvato (pHPP) + L-glutamato
Esta reacción también requiere fosfato de piridoxal (PLP) como un co-factor.
Las condiciones de álcali fuertes pueden luego ser usadas para cambiar pHPP por p-hidroxibenzaldehído (pHBA y oxalato). La cantidad de pHBA puede ser luego evaluada midiendo su absorbancia a 331 nm (coeficiente de extinción 19,900 M^{-1} cm^{-1}) esta cifra es luego asumida directamente proporcional a la actividad TAT.
Hígados fueron homogeneizados y las células fueron guardadas en hielo. Los restos celulares en suspensión fueron entonces hacerlas girar (13000 rpm, microcentrifuga, 20 minutos) y la concentración de proteína del sobrenadante fue ensayada usando el método de Bradford. 100 \mug de proteína se usan para ensayar la actividad de TAT. Para realizar el ensayo de TAT la siguiente mezcla de reacción se hace en un vial de 1,5 ml
900 \mul 7 mM L-Tirosina in 0.2 M KPO_{4}
30 \mul 0.3 M Ketoglutarato
30 \mul 1.2 mM PLP
? 100 \mug de proteína celular
? 0.2 M KPO_{4}
1000 \mul
Para cada reacción, una reacción de control es colocada sin el ketoglutarato. Las muestras se incuban a 37ºC durante 20 minutos y luego 60 \mul de NaOH 10M se adicionan. Las muestras se incuban a temperatura ambiente por unos 30 minutos adicionales y luego la absorbancia de cada muestra es ensayada a 331 nm sobre un espectrofotometro (Ultrospec III, Pharmacia).
Grupos experimentales son descritos más abajo
Grupo A, vehículo i.p. + Zimosan intra-bolsa, n = 8
Grupo B, Dexametasona + Zimosan intra-bolsa, n = 8
Grupo C, compuesto G, Zimosan intra-bolsa, n = 8
Grupo D, vehículo i.p., n=8
Grupo E, no tratamiento, n = 8
Estadísticas
Los números Neutrofilos son comparados entre grupos que usando prueba de Bonferroni ANOVA plus Ia. Niveles de TAT fueron comparados usando una prueba-t.
Los resultados de acumulación de neutrofilos son mostrados en la tabla I que más abajo y el ensayo de TAT en Fig. 22,
Efecto del compuesto G sobre zimosan migración de neutrofilos inducido (10^{6} por ratón)
evaluado a 4 h punto de tiempo (datos acumulativos)
Grupo Experimental Estímulos Neutrofilos (10^{6} por ratón)
A (vehículo) Zimosan 1 mg 9.15 \pm 0.92
B (Dexametasona) Zimosan 1 mg 6.23 \pm 0.44*
C (Compuesto G) Zimosan 1 mg 6.33 \pm 0.79*
D (vehículo) ninguno 0
Leyenda: Valores sobre la media \pm S.E. de 8 ratones por grupo P < 0.05 vs grupo A.
Dexametasona y compuesto G provocan una reducción significativa (-30%) de acumulación de neutrofilo. El ensayo de TAT muestra que todos los animales que habían recibido el vehículo ip del fármaco, tienen elevado niveles de TAT comparado con los controles sin tratar. Esto fue debido a la tensión relacionada con una reacción inflamatoria producida por el vehículo y el asociarse se aumentó los niveles de glucocorticoide endógeno. La Dexametasona causa el ascenso adicional de TAT, a diferencia del compuesto G. Este experimento por tanto muestra que el compuesto G y la Dexametasona tienen un efecto anti-inflamatorio equivalente cuando se administran a la misma dosis y que el compuesto G, a diferencia de la Dexametasona, no causa la inducción de la enzima gluconeogenica, amino tirosina transferasa, a esta dosis. Esto demuestra que el compuesto G en vivo, y otros compuestos de la serie mostrada tienen selectividad en el ensayo en vitro, tendrá la reducción deseada de los efectos secundarios que resultan de la transactivación.
Una observación interesante adicional de este estudio en el ratón era que el compuesto G no actuó como un antagonista hacia la transactivación. Esto puede ser visto porque el compuesto G no redujo el nivel de TAT comparado con los grupos de control de vehículo.
Discusión
Los investigadores previos han postulados identificar esteroides selectivos^{44, 45} Ellos no han tenido éxito en identificar compuestos útiles. Esto es totalmente inesperado que nosotros fuéramos capaces de identificar una serie especial de compuestos, como la que se define en la anterior Fórmula I, II y III, que sorpresivamente tiene la funcionalidad, en particular, para identificar un compuesto (compuesto G) con un grado muy considerable de selectividad. Como los datos de más arriba demuestran, los ejemplos de compuestos de acuerdo con la invención son identificados como compuestos A, G, H, I, K, M, N, S y T, las estructuras son mostradas en la Fig. 2A, y los ejemplos comparativos de compuestos que caen fuera del alcance de la presente invención son identificados como compuestos D, J, L, O, P, Q y S, las estructuras que son también mostradas en la Fig. 2A.
Las series seleccionadas de los análogos de la Dexametasona de la presente invención tienen una estructura acorde a la fórmula I, II, III y IV que se definió con anterioridad y presenta la selectividad por transrepresión sobre la translocación. Las series seleccionadas de compuestos de la presente invención se unen evidentemente al receptor de glucocorticoide y no provocan transactivación o provocan menos transactivación que la Dexametasona, significativamente en las concentraciones que impiden el proceso inflamatorio. Ésta es tradicionalmente una situación en la que uno esperaría ver una actividad antagonista. Esto es sorprendentemente no evidente. Desde el punto de vista clínico esto es de considerable importancia como un antagonista para la transactivación contrarrestaría los efectos de esteroides endógenos y produce un estado equivalente a una falta de esteroide conocido como la enfermedad de Addison que esta caracterizada por la reducción de la presión sanguínea, hipokalaemia; coma, reducida resistencia al estrés y la infección.
Para este uso, de los experimentos descritos más arriba, las series seleccionadas de los análogos de Dexametasona acorde a las Fórmulas I, II y III como se define han sido demostrado tener las características necesarias para un agonista de receptor de esteroide selectivo con los efectos secundarios reducidos, nombrados los compuestos definidos:
1.-
Causa la transrepresión a la misma extensión o significativamente más grande que la Dexametasona e impide la inflamación tan eficazmente como la Dexametasona
2.-
No transactivar a las concentraciones clínicamente relevantes en los ensayos en vitro y en los ensayos en vivo también falla el transactivar y por lo tanto no provoca el característico efecto secundario del esteroide que resulta de formar este mecanismo y el que seriamente limita la utilidad del fármaco en la práctica clínica.
3.-
No antagoniza los efectos de esteroides endógenos y por tanto no tiene la capacidad de inducir efecto secundario de Addisonian.
4.-
Inducir apoptosis que es un mecanismo importante para la selección clonal y el tratamiento de la inflamación y el rechazo de trasplante y se da la base por la que los esteroides tratan los hematológicos y otros tumores malignos.
De esta manera, los compuestos particulares que tienen una fórmula estructural de acuerdo con la fórmula I, II o II tal como se definió anterior han demostrado tener las características de un grupo de esteroides que tienen el perfil terapéutico deseado con los efectos secundarios reducidos mientras se mantiene la eficacia. Otros investigadores han identificado moléculas que tienen un poco de selectividad en ensayo in vitro. El RU24858 es demostrado que tiene una selectividad 2 veces para la transrepresión sobre transactivación in vitro. Este compuesto sin embargo dejó de mostrar el perfil deseado en vivo^{44-45} en que el compuesto G fue demostró tener el perfil deseado en vivo y esto es casi por supuesto debido a que indica gran selectividad (aproximadamente 1000 pliegue in vitro), es muy potente para la transrepresión y porque deja de inducir una transactivación máxima incluso a muy altas concentraciones.
Ejemplo 9 Síntesis de compuestos nuevos acuerdo con la Fórmula III y IV
Un experto en el estado de la técnica apreciará que el proceso siguiente pueda ser usado en el orden de sintetizar un nuevo compuesto de acuerdo con Fórmula III y IV desde un compuesto G
10
1.-
La protección de las dos funciones hidroxilo con grupos de R (los grupos R son seleccionado de aquellos definidos anteriormente como Fórmula III y IV),
2.-
La formación del enol acetato por el tratamiento con acetato de isopropenilo y un catalizador acídico o básico,
3.-
Remover los dos grupos de protección.
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Claims (23)

1. Un compuesto que tiene la estructura de la Fórmula I o la Fórmula II como se define más abajo, o un derivado farmacéutico aceptable suyo para uso en medicina.
Fórmula I
11
En la que: R = NH_{2}, NHR^{1}, NHOR^{2}, NHNHR^{2}, NHCOR^{2},
12
y R^{1} = alquilo C_{(1-4)}, cicloalquilo C_{(3-6)},
13
En la que
n = 1-3,
R^{2} = metilo, etilo,
R^{3} = alquilo C_{(1-6)}, bencilo ó halobenzilo;
OR
Fórmula II
14
En la que R^{4}, R^{5} = alquilo C_{(1-4)}.
2. Un compuesto según la reivindicación 1, en la que el compuesto tiene la estructura de la Fórmula I en la que R es NHR^{1} y R^{1} es metilo, etilo, propilo, ciclopropilo, butilo, ciclobutilo o
15
y n = 1.
3. Un compuesto según la reivindicación 2, en la que R_{1} es bencilo ó metilo.
4. Un compuesto según la reivindicación 1, en la que el compuesto tiene la estructura de la Fórmula I, en la que R es
16
y R^{3} es alquilo, preferentemente alquilo C_{(1-6)}.
5. Un compuesto según la reivindicación 4, en la que R^{3} es propilo ó hexilo.
6. Un compuesto según la reivindicación 1, en la que el compuesto tiene la estructura de la Fórmula I, en la que R es:
17
y R^{3} es
18
donde n = 1-6.
7. Un compuesto según la reivindicación 6, en la que R^{3} es bencilo.
8. Un método según la reivindicación 1, en la que el compuesto tiene la estructura de la Fórmula 1, donde R es
19
y R^{3} es un halobencilo.
9. Un compuesto según la reivindicación 8, en la que R^{3} es fluorobencilo.
10. Un compuesto según la reivindicación 1, en la que el compuesto tiene una estructura según la Fórmula II y R^{4} y/o R^{5} son metilo y/o etilo.
11. Un compuesto según la reivindicación 10, en la que R^{4} y R^{5} es metilo.
12. Un compuesto según reivindicación 1 ó 2, en las que el compuesto es:
20
13. Un compuesto según reivindicación 4 en la que R^{3} es propilo.
14. Un compuesto según cualquiera de las reivindicaciones precedentes en la que el compuesto es administrado a un paciente para inducir apoptosis en células pro-inflamatorias y/o células malignas.
15. Un compuesto como se define en la Fórmula III o la Fórmula IV más abajo
Fórmula III
21
en la que R^{6} Y R^{7} son cualquiera de H, CH_{3}CO, CH_{3}CH_{2}CO o CH_{3}CH_{2}CH_{2}CO, previendo que R^{6} y R^{7} no sean H, OR ó ambas.
Fórmula IV
22
en la que R^{8} y R^{9} son cualquiera de H, CH_{3}CO, CH_{3}CH_{2}CO o CH_{3}CH_{2}CH_{2}CO.
16. Un compuesto según reivindicación 15 para uso como una medicina.
17. Un compuesto según una cualquiera de las reivindicaciones de 1 a 14, o un derivado farmacéutico aceptable suyo para el uso en tratamiento de una afección inflamatoria, para tratar los hematológicos u otros tumores malignos, para provocar inmunosupresión o para la prevención o el tratamiento del rechazo de trasplantes.
18. Uso del compuesto según una cualquiera de las reivindicaciones de 1 a 16, o un derivado farmacéutico aceptable suyo para el uso en tratamiento de una afección inflamatoria, para tratar los hematológicos u otros tumores malignos, para provocar inmunosupresión o para la prevención o el tratamiento del rechazo de trasplantes.
19. Una composición farmacéutica que comprende un compuesto según cualquiera de las reivindicaciones de 1 a 16, o un derivado farmacéutico aceptable suyo y un portador adecuado farmacéuticamente.
20. Una composición farmacéutica según la reivindicación 19 para el uso en tratamiento de una afección inflamatoria, para tratar los hematológicos u otros tumores malignos, para provocar inmunosupresión o para la prevención o el tratamiento del rechazo de trasplantes.
21. Uso de una composición farmacéutica según reivindicación 19 en la producción de un medicamento para el tratamiento de una afección inflamatoria, para tratar los hematológicos u otros tumores malignos, para provocar inmunosupresión o para la prevención o el tratamiento del rechazo de trasplantes.
22. Uso de una composición farmacéutica según la reivindicación 19 en la producción de un medicamento para inducir apoptosis en células objetivo.
23. Uso de un compuesto según una cualquiera de las reivindicaciones de 1 a 16, o un derivado farmacéutico aceptable suyo en la producción de un medicamento para inducir apoptosis en células objetivo.
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