Untersuchung neuartiger NSAR-Derivate als Tumortherapeutika mit COX inhibierender Wirkstoffkomponente

Abstract

In Deutschland wird das Mammakarzinom jährlich rund 70000 Mal diagnostiziert. Rund 60% dieser Tumore weisen ein hormonabhängiges Wachstum auf. Die Estrogen- Biosynthese erfolgt mit Hilfe der Aromatase, die in hormonabhängigen Tumorzellen stark erhöht vorliegt. In diesen Zusammenhang konnte eine erhöhte COX-2 Expression und eine daraus resultierende erhöhte PGE2-Konzentration gebracht werden, die zu einer verstärkten Aromatase Expression führt. Daher liegt das Augenmerk der Arbeitsgruppe von Professor Gust auf der Synthese neuer antitumoraktiver Wirkstoffe, die einen Einfluss auf die PGE2-Biosynthese zeigen, wie ASS-Metall-Verbindungen [K1-K4], Licofelon-Derivate [K5-K7] und goldhaltige NHC-Komplexe, die vom 4,5-Diarylimidazol abgeleitet sind [K8, K9]. Im Rahmen dieser Arbeit sollten diese Substanzen mit geeigneten Testsystemen untersucht werden. Für die Untersuchung auf eine mögliche COX-Hemmung wurden ein enzym- und zellbasierter Assay etabliert. Die Testung auf Apoptoseinduktion wurde visuell mit der Acridinorange-Färbung durchgeführt und in einem Caspase-3 Assay quantifiziert. Die Testung auf eine TrxR- Hemmung erfolgte enzymbasiert. Co-ASS wurde 1997 von Jung et al. synthetisiert und eingehend auf ihre biologischen Eigenschaften untersucht. Es setzt sich aus einem metallorganischem Cluster und einer organischen ASS-Teilstruktur zusammen und zeigt zytotoxische Effekte an Tumorzellen und hemmt die COX-1 und -2 stärker als Aspirin. Unsere Studien zeigten, dass Co-ASS eine ideale Einheit aus ASS und der [Alkin]Co2CO6-Einheit darstellt. Sowohl höhere CO- Cluster von Ruthenium und Cobalt als auch der Austausch des Cobalts gegen Eisen bringen keine weitere Wirkungssteigerung im Zusammenhang mit der Hemmung des Zellwachstums und der COX-Inhibition. Auch die Cyclopentadien-Metall- und die Silber- und Kupfer-Derivate sind in ihren Wirkungen unterlegen. Erwähnenswert ist aber, dass alle Verbindungen eine signifikant stärkere COX-2 Hemmung und deutlichere zytotoxische Effekte an Tumorzellen zeigen als ASS. Die Zeise-ASS Derivate zeigen eine deutliche COX-1 Selektivität und stellen somit eine neue Leitstruktur dar. Licofelon inhibiert u.a. 5-LOX, COX-1 und COX-2, sowie die mPGES-1. Die untersuchten Derivate wurden alle an C5-Position variiert und zeigen zytotoxische Effekte. Sie weisen verglichen mit Licofelon geringere Hemmungen der COX-1 und COX-2 auf. Eine Korrelation zwischen der zytotoxischen Wirkung und der COX-Hemmung kann bei diesen Varianten nicht nachgewiesen werden. Die NHC-Derivate 1-27 weisen alle zytotoxische Effekte an Tumorzellen auf und wurden daher auf ihre TrxR-hemmenden Wirkungen untersucht. Es konnte hierbei keine Korrelation zwischen den Wirkungen nachgewiesen werden. Der monovalente Komplex 7, der Ligand 1 und das bivalente Derivat 20 wurden auf ihre COX-hemmenden Eigenschaften untersucht. 1 und 20 sind wirkungslos an beiden Enzymen. 7 weist an der COX-2 ebenfalls keine Hemmung auf, zeigt aber eine 100%ige Inhibition an der COX-1.

In Germany, breast cancer is diagnosed about 70.000 times per year. About 60% of these tumors are growing under the influence of hormones, which are synthesized by aromatase, an enzyme that is present in hormone-dependent breast cancer cells in significantly elevated concentrations. This is related to a higher expression of COX-2 resulting in a high level of PGE2 which in turn induces an increased expression of aromatase. Therefore, Professor Gust’s working group is focusing its attention on the development of new antitumor active drugs influencing synthesis of PGE2 such as ASS-metal-combinations [K1-K4], Licofelone derivatives [K5-K7] and gold-halide-complexes derived from 4,5-diarylimidazoles [K8, K9]. The aim of the present work is the biological analysis of these compounds using qualified test methods. In order to investigate possible COX-inhibition effects, enzyme- and cell-based assays have been established. Apoptosis induction was visually analysed using acridine orange staining and then quantified in a caspase-3 assay. The testing on thioredoxin reductase inhibition was performed with an enzyme-based TrxR assay. In 1997, Co-ASS was synthesized by Jung et al. and extensively studied with regard to its biological properties. It consists of a metal-organic cluster and the organic component aspirin. Co-ASS inhibits tumor cell growth and inactivates cyclooxygenase stronger than aspirin. Our studies revealed that Co-ASS represents the ideal combination of aspirin and an [alkyne]Co2CO6 moiety. Higher CO-clusters of ruthenium and cobalt as well as the replacement of cobalt by iron did not result in a further increase of anti-tumor cell growth-activity or COX-inhibition. Cyclopentadiene metal complexes and silver and copper complexes, too, showed weaker effects than Co-ASS. Worth mentioning is the fact that all new compounds demonstrated significantly stronger effects against COX-2 and more pronounced tumor cell growth inhibitory effects as compared with those obtained with aspirin. Zeise-ASS derivatives possess a significant COX-1 selectivity and thus represent a promising new class of compounds for the development of antitumor drugs. Licofelone is inhibiting 5-LOX, COX-1 and COX-2 as well as mPGES-1. In this study, we investigated Licofelone-derivatives with various substituents in position C5. Cytotoxic effects were found although these substances inhibited COX-1 and COX-2 not as effective as Licofelone. For these compounds, no correlation between cytotoxic effects and COX-inhibition could be detected. Au-NHC 1-27 are cytotoxic against tumor cells and were therefore tested for TrxR inhibiting properties. No correlation with cytotoxic effects could be demonstrated. Monovalent complex 7, ligand 1 and bivalent derivative 20 were additionally tested for COX-inhibiting properties. 1 and 20 had no effect on neither COX enzyme. In contrast, 7 was inactive on COX-2, but caused a 100% inhibition of COX-1.