Design, Synthese, Optimierung und Vergleich von Pyrazin-2-on DFGin- und DFGout-Inhibitoren

Johannes, Eugen

Laut Statistischem Bundesamt war Krebs im Jahr 2013 nach den Herz-Kreislauferkrankungen die zweithäufigste Todesursache in Deutschland. Eine Behandlungsmöglichkeit stellt die Chemotherapie dar, wobei neben den klassischen Zytostatika seit der Erstzulassung von Ima-tinib (Glivec®) im Jahr 2001 auch Kinaseinhibitoren eingesetzt werden. Bei einer Vielzahl der aktuell zugelassenen Kinaseinhibitoren handelt es sich um Typ-I-Inhibitoren, die kompetitiv zu ATP in der Zielkinase binden. Aufgrund der konservierten Struktur der ATP-Bindetasche der unterschiedlichen Kinasen kann es während der Behandlung mit Kinaseinhibitoren, z.B. aus Mangel an Selektivität, zu Nebenwirkungen kommen. Aus diesem Grund wurden in dieser Arbeit neben den Typ-I- auch Typ-II-Inhibitoren, die nicht ATP-kompetitiv in die Zielkinase binden, entwickelt. In der vorliegenden Arbeit wurden 3,5-Diarylpyrazin-2-one als PDFGRβ-Kinaseinhibitoren (DFGin/out) designt, synthetisiert und anschließend biochemisch in einem Proliferationsassay an der U87-MG-Zelllinie untersucht. Anhand der Ergebnisse des Proliferationsassays wurden zwei Verbindungen aufgrund ihrer biologischen Aktivität für weitere biochemische Charakte-risierung wie Kinaseassay, Western Blot und Aufnahmen des Selektivitätsprofils ausgewählt. Im Verlauf dieser Untersuchungen erwies sich der ausgewählte DFGout-Inhibitor als hoch po-tent und selektiv gegenüber PDGFRβ. Der Vergleich der beiden Systeme miteinander zeigte, dass der DFGout-Inhibitor aufgrund der zusätzlichen Adressierung der tiefen Tasche der inak-tiven Konformation des PDGFRβ (DFGout) eine stärkere antiproliferative Wirkung, eine höhe-re Selektivität und eine langsamere On-/Off-Kinetik im Vergleich zu dem DFGin-Inhibitor aufweist. Somit könnten die Ergebnisse dieser Arbeit dazu beitragen, einen neuartigen, hoch selektiven und potenten PDGFRβ-Inhibitor als Wirkstoff gegen Krebs zu entwickeln.

According to the Federal Statistical Office of Germany (Destatis) in 2013, cancer was the second most common cause of death in Germany. Chemotherapy is one option for the treat-ment of cancer. Since the introduction of Imatinib (Glivec®) into cancer therapy in 2001, ki-nase inhibitors are used in addition to classic cytotoxic drugs. Most of the approved kinase inhibitors are type-I-binders (DFGin), which bind to the target competitively to ATP. During the treatment, side effects may occur due to small structural differences of the conserved ATP binding pocket, causing low selectivity. With this background the type-I und type-II inhibi-tors, which are binding to the target noncompetitively to ATP, were developed in this work. In the present work 3,5-diarylpyrazin-2-ones were designed as PDGFRβ kinase inhibitors (DFGin/out), synthesized and biochemically examined in a proliferation assay against U87-MG cells. In light of the results of the biological studies, two compounds were selected for further investigations like kinase assays, western blot analysis and selectivity profiling. Herein, the highly potent and remarkably selective DFGout inhibitor 2 was found. The comparison of both systems showed that in contrast to the DFGin inhibitor, the DFGout inhibitor offered higher selectivity, a stronger cytotoxic effect and slower on/off kinetics caused by an interaction with the deep pocket of the target kinase. Consequently, the results of this study might provide a basis for the development of novel cancer agents.

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Johannes, Eugen: Design, Synthese, Optimierung und Vergleich von Pyrazin-2-on DFGin- und DFGout-Inhibitoren. 2015.

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