Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка технологии создания новых лекарственных средств для лечения туберкулеза, вызываемого микобактериями с множественной лекарственной устойчивостью, на основании новых низко-молекулярных ингибиторов серин-треониновой протеинкиназы класса аминотиазолов. Создание библиотеки низкомолекулярных химических соединений этого класса и проведение медико-биологических исследований по их отбору и оптимизации до лидерного соединения для последующих доклинических исследований.

Номер контракта: 14.576.21.0019

Руководитель: Василевич Наталья Ивановна

Должность: руководитель направления медицинской химии

Аннотация скачать
Постер скачать
Ключевые слова:
туберкулез, множественная лекарственная устойчивость, широкая лекарственная устойчивость, анализ «структура-активность», лид-оптимизация, компьютерное моделирование, серин/треониновые протеин киназы, бактериальные тест-системы.

Цель проекта:
Получение серии нетоксичных химических соединений, обладающих приемлемыми физико-химическими характеристиками и следующими биохимическими свойствами: 1) они должны ингибировать серин-треониновые протеин-киназы M.tuberculosis. 2) они должны проявлять бактерицидную или бактериостатическую активность, направленную против микобактерий туберкулеза, обладающих множественной или широкой лекарственной устойчивостью.

Основные планируемые результаты проекта:
1.Серия соединений, растворимых в воде, характеризующихся приемлемыми drug-like свойствами (без нарушений правил Липинского), а также бактерицидной противотуберкулезной активностью. Вещества также должны быть нетоксичны, характеризоваться низкой частотой резистентности, и механизм их действия должен быть понятен и связан с ингибированием одной или нескольких СТПК PknA, PknB,
PknE,PknD, PknG. Будет представлен протокол синтеза и акт наработки.
2.Данные анализа «структура-активность» для указанных веществ, однозначно определяющие взаимосвязь между структурой соединений и их активностью.
3.Понимание механизма действия соединений. По этому и предыдущему пункту будет представлено описание механизма действия соединений.
4.Патентная заявка
5. Рекомендации по доклиническим испытаниям полученных соединений

В итоге будут получены образцы наиболее активных лидерных соединений в количествах, позволяющих провести впоследствии доклинические исследования. Последний результат представляет собой, фактически, итог всех исследований. Он свидетельствует об успешности выполненной работы и, тем самым, верифицирует остальные результаты. Рекомендации по доклиническим исследованиям будут выработаны на основании данных биохимических анализов и исследований токсичности лидерного соединения.
Согласно данным статистики, в 2013 году было запланировано или проходило всего только семь клинических исследований, связанных с туберкулезом, из них только одно имело отношение к непосредственно химиотерапии низкомолекулярными соединениями. С учетом известной острой необходимости в поиске новых противотуберкулезных препаратов становится очевидным, что спрос даже на такие готовые к доклинической фазе соединения достаточно велик, и востребованность результата работы не подлежит сомнению.

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
В итоге будут получены образцы наиболее активных лидерных соединений в количествах, позволяющих провести впоследствии доклинические исследования.
Согласно данным статистики, в 2013 году было запланировано или проходило всего только семь клинических исследований, связанных с туберкулезом, из них только одно имело отношение к непосредственно химиотерапии низкомолекулярными соединениями. С учетом известной острой необходимости в поиске новых противотуберкулезных препаратов становится очевидным, что спрос даже на такие готовые к доклинической фазе соединения достаточно велик, и востребованность результата работы не подлежит сомнению.
Пути достижения результатов:
1. Патентный поиск с целью обнаружения химических соединений, содержащих сходные с нашими структурные фрагменты, в случае наличия таких соединений поиск информации об их биологической активности, в особенности, активности как ингибиторов серин-треониновых протеинкиназ, противотуберкулезной активности и токсичности. Еще одной задачей патентного поиска является выявление потенциальной возможности так модифицировать структуры наших соединений, чтобы не потерять их новизны.
2. Анализ литературы, основанный на результатах патентного поиска, с целью установить возможную связь между структурой соединения и/или его отдельных фрагментов и активностью как ингибиторов серин-треониновых протеинкиназ (СТПК) и противотуберкулезной активностью.
3. Химический синтез аналогов имеющихся соединений, их скрининг на активность как ингибиторов серин-треониновых протеинкиназ, выполнение предварительного анализа «структура-активность».
4. На основании результатов анализа «структура-активность» синтез новых аналогов полученных ранее
соединений и последующий скрининг в соответствии с пунктом 6.3.
5. Этапы 3 – 4 планируется повторить хотя бы еще один раз, пока не будет получена серия соединений со стабильно высокой ингибирующей протеинкиназы активностью, определенной на бактериальных тест-системах in vivo и с использованием автоматической роботизированной станции Biomek 3000 in vitro. У наиболее эффективных веществ, полученных на этом этапе будет определена их противотуберкулезная
активность (клеточная линия H37Rv) и токсичность (HeLa). При необходимости этапы 6.3 – 6.5 будут повторяться до получения серии малотоксичных лидерных соединений с высокой противотуберкулезной активностью.
6. Противотуберкулезная активность будет проверена затем на лекарственно устойчивых формах туберкулеза.
7. Определение частоты резистентности, то есть, насколько часто в популяции микобактерий спонтанно появляются резистентные формы.
8. Определение спектра активности по отношению к другим бактериям (MIC и минимальную бактерицидную концентрацию).
9. «На выходе» будет получено лид-соединение, готовое к доклиническим исследованиям.

Предлагаемая последовательность действий по решению глобальной задачи общепринята в мировой практике при поиске соединений с требуемой активностью. Фрагменты приведенной схемы или вся она целиком находили и находят широкое применение при разработке лекарственных препаратов. Проведенный патентный поиск дает возможность сосредоточиться, прежде всего, на новых, ранее
неизвестных соединениях, что предполагает возможность их правовой охраны. Анализ «структура-активность» позволяет синтезировать вещества не «вслепую», а в соответствии с обнаруженными закономерностями, что, в свою очередь, снижает затраты ресурсов и финансовых средств на синтез и скрининг. Культура Mycobacterium tuberculosis H37Rv, клеточная линия фибробластов и макрофаги мыши являются типовыми, с которых, как правило, начинается процесс исследования. Впоследствии предполагается распространить скрининг и на другие линии, в том числе, с известными видами резистентности.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
В результате работы будет получено лидерное соединение (серия таких соединений), которые затем должны будут пройти этапы доклинических и клинических исследований. Проведение доклинических и клинических исследований является областью применения непосредственных результатов работы. В случае успешного проведения доклинических и клинических исследований будет получено новое
лекарство против туберкулеза, включая штаммы, обладающие широкой лекарственной устойчивостью. С учетом описанной выше распространенности указанных форм заболевания и недостатка средств эффективной терапии востребованность такого лекарства трудно будет переоценить. Как известно и описано ранее, в России до 13% больных туберкулезом составляют именно XDR-формы, таким образом, с
разработкой нового лекарства они получат шанс на выздоровление со всеми вытекающими положительными социально-экономическими последствиями.

Текущие результаты проекта:
1) Проведен аналитический обзор современной научно-технической, нормативной, методической литературы и проведены патентные исследования, разработаны методики химического синтеза соединений-ингибиторов микобактериальных протеинкиназ, разработаны методы определения биологической активности химических соединений как ингибиторов СТПК с учетом их предполагаемых физико-химических характеристик, валидированы методики определения биологической активности химических соединений как ингибиторов СТПК, оптимизированы и валидированы методики исследования цитотоксичности in vitro, а также проведена закупка материалов для синтеза нетоксичных химических соединений, активность и прочие свойства которых будут исследоваться на следующем этапе.
2) Делается вывод о принципиальной возможности создания ингибиторов СТПК, которые при этом являются противотуберкулезными соединениями. Отмечается, что на настоящий момент в уровне техники не известно соединений, проявляющих противотуберкулезную активность по механизму ингибирования СТПК. Разработана методика получения аминотиазолов – потенциальных ингибиторов микобактериальных протеинкиназ. Структуры предполагаемых соединений являются новыми, неизвестными в уровне техники
3) Проведен синтез библиотеки соединений, представляющей собой предварительную серию химических соединений с предполагаемой противотуберкулезной активностью. Всего получено 176 соединений. Синтез проводили в соответствии с методиками химического синтеза соединений-ингибиторов AP-VIII, разработанными на предыдущем этапе и вошедшими в отчет о ПНИ за 1-й этап.
4) У полученных соединений определена растворимость и клеточная проницаемость (на основании модели проницаемости через мембрану). Практически все полученные соединения обладают растворимостью в воде, достаточной для следующего этапа исследований – определения их биологической активности. С другой стороны, высокая клеточная проницаемость позволяет ожидать значительного проникновения соединений в клетку, что необходимо для подавления активности микобактерий туберкулеза.
Структуры предполагаемых соединений являются новыми, неизвестными в уровне техники.
Полученные результаты соответствуют требованиям, предъявляемым к выполняемому проекту.
Методики определения биологической активности и цитотоксичности соответствуют мировому уровню. Химические соединения и методики их синтеза являются новыми, не известными еще в уровне техники и не описанными в литературе.