Potenzielle Krebstherapeutika mit Salicyloyl- und bioisosteren Chinazolin- Teilstrukturen

Abstract

Krebserkrankungen stellen in den industrialisierten Laendern eine haeufige Todesursache dar. Bei vielen Tumoren konnte die Beteiligung des EGF-Rezeptors nachgewiesen werden. Durch dessen Ueberexpression kann die zellulaere Signaltransduktion der Zellen in dem Sinne beeinflusst werden, das diese zu einem Anstieg der Transkription bestimmter Gene führt. Dadurch werden Invasion, Zellueberleben, Angiogenese, Proliferation, Metastasenbildung und Migration ausgeloest. Fuer die zellulaere Signaltransduktion sind in erster Linie Tyrosinkinasen verantwortlich, deren Aktivitaet im Krebsprozess inhibiert werden soll. Dazu gibt es verschiedene Moeglichkeiten. Ein bedeutender Ansatzpunkt ist die Hemmung der intrazellulaeren ATP- Bindungsstelle der Tyrosinkinase durch so genannte oral applizierbare small molecules. Hier spielen sowohl die Anilinochinazoline als auch Naturstoffe, wie z. B. das Genistein, eine wichtige Rolle. An der phenylogen Salicyloylstruktur des Genisteins orientierte sich die Entwicklung der Salicyloylindole im Rahmen dieser Arbeit. Deren Herstellung gelang durch ein Grignard-induziertes Acylierungsverfahren. Die so erhaltenen Salicyloylindole zeichnen sich durch sehr gute zytotoxische Eigenschaften aber durch eine schwache EGFR-TK-inhibitorische Aktivitaet aus. Als Vorbild für die Entwicklung weiterer Salicylsaeure-Verbindungen diente im naechsten Teil dieser Arbeit das aus dem Bakterium streptomyces griseolavendus isolierte Lavendustin A bzw. dessen Pharmakophor. Die ringoffene 5-Dibenzylaminosalicylsaeure des Pharmakophors wurde mit 3-Chlor-4-fluoranilin verknuepft. Weiterhin wurden zwei Isomere der 3- und 4-Aminosalicylsaeure sowie deren Methylierungsprodukte hergestellt. Die synthetisierten Lavendustin A-Derivate zeigen sowohl gute EGFR-TK-inhibitorische als auch gute zytotoxische Aktivitaeten an ausgewaehlten humanen Tumorzelllinien. Das 5 -Aminosalicylsaeure-Derivat wurde sogar in das in-vivo hollow fiber Testprogramm des National Cancer Institutes der USA aufgenommen. Aufgrund der bioisosteren Verwandtschaft der Salicylsaeure mit Chinazolin-Strukturen wurden im naechsten Teil dieser Arbeit Chinazolin-Derivate entwickelt, die mit der 2,5-Dihydroxybenzylamino-Seitenkette des Lavendustins verknuepft werden sollten. Trotz zahlreicher Versuche ist die Herstellung der gewuenschten Verbindungen jedoch nicht gelungen. Als Weiterführung dieser Konzeption wurden Chinazolin-Derivate mit Methoxy- und Morpholinopropoxy-Seitenketten in den Positionen 6 und 7 bzw. einem unsubstituierten Chinazolin-Teil durch eine cross-coupling-Reaktion hergestellt. Das 4-(Indol-3-yl)chinazolin mit Methoxy- und Morpholinopropoxy-Substitution zeigt gute EGFR-TK-inhibitorische Eigenschaften. Da in der Theorie der Krebsentstehung aktuell ein Paradigmenwechsel stattfindet und sich die Hinweise auf die Beteiligung von Krebsstammzellen an der Entstehung und am Wachstum von Tumoren mehren, bieten die im Rahmen dieser Arbeit hergestellten EGFR-TK-Inhibitoren eine Moeglichkeit, das Signaling der Krebsstammzellen direkt zu beeinflussen. Dieser Aspekt sollte zukuenftig weiter verfolgt werden.

The aim of the doctoral thesis was the development of salicylic and bioisosteric quinazoline compounds as potential drugs for the therapy for several types of cancer. The purpose of the first part was the synthesis of salicyloylindoles and claryifying their pharmacological mechanism of action. Using a new method of preparation (Grignard-reagent induced acylation) it was possible to gain different substituted salicyloylindoles which showed a cytotoxic activity on human MCF-7-cells. To examine an EGFR-TK-inhibition one chloro substituted salicyloylindole compound was tested representatively. However, it only showed a poor inhibition. In the second section the active compounds Lavendustin A and its pharmacophore served as leading structures for the design of new EGFR tyrosine kinase inhibitors. Lavendustin A was isolated from Streptomyces griseolavendus. To create new Lavendustin A-derivatives the structure of the pharmacophore should be modified in a way that the dihydroxybenzylamino-moiety remained and should be combined with a 3-chloro-4 -fluoro-aniline. Furthermore, we tried to examine if the substitution pattern 3-,4- or 5-amino side chain has any influence on the EGFR tyrosine kinase inhibitory activity. The obtained isomeric compounds showed significant EGFR tyrosine kinase inhibitory activities. In addition the three isomeres have been submitted to the NCI for evaluation of their anticancer activity. They maintained high antiproliferative activity with GI50-values of 10-5 and 10-6 respectively in all cell lines. The 5-aminosalicylic derivative was selected for an in-vivo hollow fiber assay and afterwards for a special EGFR + hollow fiber assay. Using the same synthesis by applying 2,5-dimethoxybenzaldehyde instead of 2,5-dihydroxybenzaldehyde two methoxy-derivatives were designed to examine a tubulin inhibition. The result of the tubulin-test was a stimulation of 1% instead of an inhibition. According to Gefitinib (Iressa®) and Erlotinib (Tarceva®) the ring-open salicylic moiety was inserted into the bioisosteric quinazoline part in the third part of this thesis. A 4-(indole-3-yl)quinazoline was designed which was substituted with the 2,5 -dihydroxybenzylamino-moiety of the Lavendustin pharmacophore in the position 6 of the quinazoline part. This side chain should be necessary for an EGFR-TK- inhibition. The inhibition of the EGFR tyrosine kinase should be supported by a change of the aniline into an indole so a potent inhibitor of the EGFR tyrosine kinase was estimated. In spite of several trials, the desired compound could not be gained. In the last section a quinazoline with a methoxy and morpholinopropoxy moitey was synthesized which inhibits the EGFR-TK. Thereupon we designed another 4-(indole-3-yl)quinazoline without a substituent of the quinazoline part. Actually it is discussed that cancer stem cells possibly caused growth and progression of tumor cells. If this theory would be confirmed the synthesized EGFR-TK-inibitors will be important for the therapy of the treatment of cancer in the future