Chalkóny sú prírodné látky, ktoré sú prekurzormi flavonoidov a vyznačujú sa širokým spektrom biologických vlastností ako sú antibakteriálne, antifungálne, antivírusové, antiprotozoálne, protinádorové, protizápalové, antioxidačné a ďalšie[1]. Majú štruktúru 1,3-diarylprop-2-én-1-onov a vďaka ich pomerne jednoduchej syntéze bolo pripravených mnoho syntetických derivátov, medzi nimi aj také, ktoré obsahujú ako jeden arylový systém indol. Mnohé z nich sa vyznačujú protinádorovými vlastnosťami, bolo potvrdené, že pôsobia ako inhibítory polymerizácie tubulínu [2][3] a u niektorých bolo pozorované, že indukujú metuózu v glioblastóme a iných nádorových bunkách [4][5].
V rámci pokračujúceho štúdia protinádorovej aktivity chalkónov s 1-metoxyindolovým skeletom [6] bola pripravená séria siedmich nových hybridných chalkónov Claisen-Schmidtovou kondenzáciou 1-metoxyindol-3-karbaldehydu a 4-fluóracetofenónu. Acetofenón bol zvolený na základe poznatkov, že zavedenie fluóru do štruktúry významne ovplyvňuje farmakokinetické a farmakodynamické vlastnosti liečiv, čo potvrdzuje aj významná protinádorová aktivita fluórom substituovaných chalkónov [7]. Po potvrdení štruktúry boli látky podrobené testom antiproliferačnej aktivity na ľudských nádorových bunkových A549, Caco-2, HCT, HeLa, MCF-7, MDA, Jurkat a na myšacích nenádorových fibroblastoch 3T3 metódou MTT.
Novopripravené chalkóny preukázali účinnosť voči leukemickej bunkovej línii Jurkat s IC50 v rozmedzí 4,63 - 10,12 μmol.l-1. Hybridné chalkóny CH10a a CH10b vykazujú selektívnu aktivitu voči kolorektálnemu karcinómu HCT s IC50 5,81 a 7,48 μmol.l-1 a nepreukázali cytotoxicitu voči zdravým bunkám a majú potenciál pri vývoji nových chemoterapeutík na liečbu kolorektálneho karcinómu.
Táto práca vznikla za finančnej podpory grantu VEGA č. 2/0044/18.
[1] C. Zhuang, W. Zhang, C. Sheng, W. Zhang, C. Xing, Z. Miao, Chalcone: A Privileged Structure in Medicinal Chemistry, Chem. Rev. 117 (2017) 7762–7810.
[2] V. Martel-Frachet, M. Keramidas, A. Nurisso, S. DeBonis, C. Rome, J.-L. Coll, A. Boumendjel, D.A. Skoufias, X. Ronot, IPP51, a chalcone acting as a microtubule inhibitor with antitumor activity against bladder carcinoma, Oncotarget. 6 (2015) 14669–14686.
[3] H. Mirzaei, M. Shokrzadeh, M. Modanloo, A. Ziar, G. Hossein, S. Emami, Bioorganic Chemistry New indole-based chalconoids as tubulin-targeting antiproliferative agents, Bioorg. Chem. 75 (2017) 86–98.
[4] M.W. Robinson, J.H. Overmeyer, A.M. Young, P.W. Erhardt, W.A. Maltese, Synthesis and Evaluation of Indole-Based Chalcones as Inducers of Methuosis, a Novel Type of Nonapoptotic Cell Death. J. Med. Chem. 55, (2012) 1940-1956.
[5] C.J. Trabbic, H.M. Dietsch, E.M. Alexander, P.I. Nagy, M.W. Robinson, J.H. Overmeyer, W.A. Maltese, P.W. Erhardt, Di ff erential Induction of Cytoplasmic Vacuolization and Methuosis by Novel 2- Indolyl-Substituted Pyridinylpropenones, ACS Med. Chem. Lett. 5 (2013) 73-77.
[6] P. Takac, M. Kello, M. Bago, Z. Kudlickova, M. Vilkova, P. Slepcikova, P. Petik, J. Mojzis, Chemico-Biological Interactions New chalcone derivative exhibits antiproliferative potential by inducing G2 / M cell cycle arrest , mitochondrial-mediated apoptosis and modulation of MAPK signalling pathway, Chem. Biol. Interact. 292 (2018) 37–49.
[7] S. Burmaoglu, O. Algul, D.A. Anil, A. Gobek, G.G. Duran, R.H. Ersan, N. Duran, Synthesis and anti-proliferative activity of fluoro-substituted chalcones, Bioorganic Med. Chem. Lett. 26 (2016) 3172–3176.
Pochvala
Blahozelam k vysledkom, je to velmi precizna a podrobna studia. Zelam Vam vela chuti do dalsej prace. Mohli by ste konkretizovat testovanie zluceniny CH10b na jeho mechanizmus ucinku: ake testy ste si hodlate zvolit, ake parametre budete sledovat, aka bude vasa farmakologicky preukazatelne ucinna referencna latka? Vopred dakujem za odpovede, ZB
Re: Pochvala
Ďakujem veľmi pekne za prejavený záujem. U zlúčeniny CH10b bude v prvom rade preskúmaný jej vplyv na bunkový cyklus, efekt na apoptózu a proteíny regulujúce bunkový cyklus. Vzhľadom na poznatky z literatúry, ktoré hovoria o protinádorovom pôsobení mnohých hybridných indolových chalkónov mechanizmom inhibície polymerizácie tubulínov, budú určite uskutočnené experimenty na stanovenie vplyvu CH10b na stabilitu mikrotubulov. Ako referenčná látka môžu byť zvolené vinkristín alebo paklitaxel. Dúfam, že táto odpoveď je postačujúca, keďže ja som sa venovala len syntéze, potvrdeniu štruktúry a zhodnoteniu vzťahu medzi štruktúrou a biologickou aktivitou. Katka F
... niekolko dotazov
Na zaciatok by som sa spytal taky filozofickejsi dotaz - ako pisete, tak popisanych chalkonov s urcitou biologickou aktivitou je velmi velke mnozstvo. Napriek tomu je tato trieda latok velmi malo casta medzi komercne pouzivanymi liecivami. Co si myslite, ze je dovod tejto disparity? Na zaciatku chemickej casti uvadzate, ze N-alkoxylovane 3-indol karbaldehydy nepodliehaju nukleofilnej adicii (na rozdiel od ich naprotivkov s volnym dusikom). Skuste nejako strucne vysvetlit dovod preco. Pri screeningu reakcnych podmienok sa objavuju velmi rozdielne casy (20 - 1.5 h). Ktora latka kontroluje rozsah reakcie - a doslo vzdy pri screeningu k jej totalnej konverzii? Ak ano, aky je jej osud? Ako dobre su pripravene chalkony rozpustne vo vode a aka je ich stabilita v relevantnom prostredi (vode, pufri, alebo este lepsie v sere, napr. FBS)?
Nakoniec - chalkony ako silne michaelove akceptory patria do skupiny tzv. PAINS - tj. latok ktore casto nespecificky interferuju s biochemickymi assayami. Viete, ci vami pripravene latky nejakym sposobom neinterferuju s pouzitym MTT testom? Vopred dakujem za odpovede, mm.
Re: ... niekolko dotazov
Ďakujem za položené otázky. Na prvú ste si už v podstate odpovedali na konci vášho komentára. Špecificita reaktivity s biomakromolekulami by mohla byť vylepšená obmenou štruktúry chalkónov. Niektoré chalkóny boli schválené ako liečivá (metochalkon bol schválený ako choleretikum a sofalkonón ako činidlo proti vredom, ktoré zvyšuje množstvo slizničného prostaglandínu, čím spôsobuje gastroprotektívny účinok proti Helicobacter pylori. Zlúčeniny hesperidín metylchalkon a trimetylchalkón sú v klinických testoch. Gomez et al Molecules,2017, 22).
Ďalšia vaša otázka sa týka reaktivity 1-alkoxylovaných indolov. Tieto na rozdiel od na dusíku nesubstituovaných indolov, ktoré dávajú prednostne substitučne elektrofilné reakcie, dávajú substitučné nukleofilné reakcie. Táto reaktivita môže byť spôsobená prítomnosťou dobre odstupujúcej metoxy skupiny na indolovom dusíku súčasne s prítomnosťou elektrónakceptornej skupiny na indolovom jadre (v našom prípade karbonylovej).
Na rýchlosť vzniku produktov CH10b-g má vplyv objemnosť nukleofilu (u objemnejších je dlhší reakčný čas) Stanovenie optimálneho reakčného času bolo dosť náročné, lebo v reakčnej zmesi sa nachádzala zmes východiskových látok, produkt nukleofilnej substitúcie 1-metoxyindolu, produkt len Claisen-Schmidtovej kondenzácie CH10a, produkt ako aj neidentifikované vedľajšie produkty. Pre separáciu produktu CH10a bolo najvhodnejšie voliť čo najkratšie reakčné časy.
Rozpustnosť pripravených chalkónov vo vode nebola nami študovaná. Na biologické testy boli rozpustené v DMSO a finálna koncentrácia DMSO v médiu bola menej ako 0,2% a takto koncentrovaný DMSO nepredstavoval toxicitu.
Ak by nami pripravené a študované zlúčeniny interferovali s MTT predpokladáme, že by výsledky všetkých testov boli zhodne pre jednotlivé zlúčeniny na všetkých použitých bunkových líniách.
Dúfam, že odpovede boli zrozumiteľné a postačujúce. Katka F.
Re: Re: ... niekolko dotazov
... dakujem za odpovede. Myslim, ze do buducna by bolo dobre stanovit stabilitu latok 10a/b, ktorym sa chcete viac venovat v relevantnych rozpustadlach (pufrovana voda/serum) a zaroven zistit, ze ako velmi tieto latky podliehaju tvorbe aduktov s volnymi tio-skupinami, ktore sa v biosystemoch nachadzaju. Vela stastia do buducna... m.
Re: Re: Re: ... niekolko dotazov
Ďakujem pekne za podnetné pripomienky. Aj vám veľa zdaru vo výskume. Katka F