Synteza nowych symetrycznych i niesymetrycznych bis-amidyn o dużej aktywności biologicznej.

Głównym celem tego projektu jest otrzymanie na drodze syntezy chemicznej serii nowych związków z grupy bis-amidyn oraz wstępna analiza ich aktywności biologicznej. Badanie te przyczynią się do poszerzenia wiedzy w przedmiocie syntezy organicznej (klasycznej oraz wykorzystującej promieniowanie mikrofalowe) służącej do otrzymania nowych związków chemicznych. Badania te pozwolą również na poszerzenie biblioteki związków chemicznych, która będzie mogła znaleźć w przyszłości zastosowanie w różnych badaniach naukowych dotyczących również innej tematyki ale związanych z pochodnymi pentamidyny.
W swojej pracy naukowej zajmuję się poszukiwaniem nowych chemoterapetyków w grupie związków posiadających dwie grupy amidynowe, tzw. bis amidyn. Najbardziej znanym lekiem z tej grupy jest pentamidyna, stosowana w terapii pneumocystozowego zapalenia płuc (zakażeń Pnemocystis carinii) oraz w leczeniu chorób tropikalnych wywoływanych przez pierwotniaki (np. leiszmanioza). Związki z grupy bis-amidyn cechują się szeroką aktywnością biologiczną. Działają m.in. przeciwpierwotniakowo, przewgrzybiczo, przeciwbaktetyjnie, przeciwnowotworowo, przeciwzapalnie, wykazują działanie na receptory NMDA. Opracowałem stosunkowo wydajne metody syntezy nowych bis-amidyn. Otrzymuje je głównie poprzez przekształcenia grupy cyjanowej otrzymanych wcześniej bis-nitryli, które syntetyzuję różnymi metodami, głownie w reakcjach O-alkilowania 4- hydroksybenzonitryli lub aromatycznej substytucji nukleofilowej parapodstawionych halogenobenzonitryli. Przekształceń grupy cyjanowej dokonuję głównie w oparciu o sprawdzone metody: Pinera lub otrzymanie oksymu, a następnie jego redukcję. Otrzymałem do tej pory kilka serii nowych bis-amidyn o potwierdzonej aktywności przeciw Pneumocystis carinii oraz przeciwbakteryjnej. Związki po otrzymaniu, odpowiednim oczyszczeniu oraz potwierdzeniu ich struktury poddaję wstępnym badaniom aktywności biologicznej. Na podstawie tych badań przeprowadzam analizę SAR (Structure Activity Relationship) i wybieram struktury do dalszych badań in vitro oraz selekcjonuję wiodące struktury do dalszych syntez.

Projekt przewiduje otrzymanie serii nowych związków z grupy bis-amidyn o spodziewanej wysokiej aktywności biologicznej. Związki zaprojektowałem w oparciu o przegląd literaturowy oraz przy wsparciu metod modelowania molekularnego. Struktury nowych związków zaplanowałem również w oparciu o moje dotychczasowe badania, w których otrzymałem serie związków posiadających szereg różnych podstawników przy pierścieniach aromatycznych połączonych ze sobą łącznikami alifatycznymi lub alifatyczno-aromatycznymi. Dla otrzymanych dotychczas związków określono profil działania (w tym ich aktywność przeciw P. carinii oraz przeciwbakteryjną). Otrzymane wyniki są optymistyczne i zachęcają do prowadzenia dalszych badań. Ustaliłem m.in. że wprowadzenie do pierścieni grup nitrowych oraz aminowych znacząco zwiększa aktywność związków. Związki te działają na P. carinii już w stężeniach nanomolowych. Planuję otrzymać serie nowych bis-amidyn o budowie niesymetrycznej (różniącymi się podstawieniem w pierścieniach aromatycznych) oraz serie nowych symetrycznych związków z różnymi kombinacjami podstawników, których obecność według przeprowadzonej analizy SAR zwiększa aktywność nowych pochodnych. Związki, których syntezę zaplanowałem w ramach tego projektu będą otrzymane w wyniku kilkuetapowych syntez organicznych, w wybranych przypadkach wspomaganych promieniowaniem mikrofalowym. Synteza organiczna bazuje na pewnych i sprawdzonych reakcjach chemicznych. Wszystkie pochodne będą oczyszczane za pomocą krystalizacji i chromatografii kolumnowej (grawitacyjnej lub typu flash). Budowa nowych związków będzie potwierdzona widmami 1H NMR, 13C NMR, HSQC, HMBC, 13C CP/MAS, MS, analizą elementarną oraz metodami krystalograficznymi dla wybranych związków.

Pneumocystoza, czyli ciężkie oportunistyczne pneumocystozowe zapalenie płuc (PCP - pneumocystis carinii pnemonia) dotyka osoby z upośledzonym układem odpornościowym. Dotyczy to przede wszystkim chorych na AIDS. Pomimo, że ilość przypadków PCP w grupie HIV-pozytywnych pacjentów zmalała wraz z wprowadzeniem HAART (High-Active Antiretroviral Therapy), PCP nadal pozostaje główną przyczyną śmiertelności w tej grupie. Ponad to, w ostatnich latach pojawiło się wiele doniesień o występowaniu PCP u osób po przeszczepach, chemioterapii w leczeniu nowotworów, leczonych przewlekle kortykosteroidami czy pacjentów z chorobami autoimmunologicznymi (np. chorobą Crohna). PCP jest chorobą bardzo trudną w leczeniu ze względu nietypowy charakter patogenu (brak wrażliwości na leki p-grzybicze oraz większość antybiotyków) oraz stosunkowo wysoką toksyczność stosowanych leków (np. pentamidyny). Istnieje zatem duża potrzeba poszukiwania nowych związków o dużej aktywności biologicznej, które mogłyby potencjalnie w przyszłości znaleźć zastosowanie w terapii PCP. 4.Spodziewany efekt. Podstawowym efektem przedstawionego projektu będzie otrzymanie, oczyszczenie i potwierdzenie struktury serii zaplanowanych związków o spodziewanej aktywności biologicznej. Wyniki prac zostaną opublikowane w międzynarodowych czasopismach. Planuję otrzymać serię nowych bis-amidyn o budowie niesymetrycznej oraz symetrycznej z różnymi podstawnikami w pierścieniach. Tego typu pochodne nie są dotychczas opisane w literaturze, ani badane pod kątem ich aktywności przeciwbakteryjnej oraz przeciw Pneumocystis carinii. Projekt wzbogaci bibliotekę pochodnych pentamidyny o nowe związki. Uzyskane wyniki będą częścią materiału do rozprawy habilitacyjnej kierownika projektu. W związku z tym, że projekt ten wpisuje się w ramy chemii medycznej, konieczne będzie przeprowadzenie badań aktywności biologicznej (poza przedstawionym wnioskiem). Aktywność związków zostanie określona w oparciu o badanie aktywności in vitro wobec Pneumocystis carinii (w ramach współpracy naukowej z Department of Internal Medicine, University of Cincinnati) oraz przeciwbakteryjnej (w ramach współpracy naukowej z Narodowym Instytutem Leków).