From estrone-mimetics to bicyclic substituted hydroxyphenylmethanones : development of new nonsteroidal inhibitors of 17beta-hydroxysteroid dehydrogenase typ 1 (17beta-hsd1)

Die vorliegende Arbeit beschreibt die Kombination eines struktur- und ligandbasierten Designkonzeptes, welches zur Entwicklung einer neuen Substanzklasse von hochaktiven und selektiven Hemmstoffen der 17beta-HSD1 führt, den bicyclisch substituierten Hydroxyphenylmethanonen. Als Estron-Mimetika entwickelt, bildeten die 20 synthetisierten Verbindungen der heterocyclisch substituierten Biphenylole sowie die Ergebnisse molekularer Docking Studien derer potentesten Vertreter die Grundlage für das Design der neuen Hemmstoffklasse. Das Einschließen einer zusätzlichen, überwiegend lipophilen Bindetasche unterhalb des katalytischen Zentrums in ein neues 3-Punkt-Pharmakophor-Modell stellte den Startpunkt zur Synthese und Weiterentwicklung von mehr als 55 Derivaten der bicyclisch substituierten Hydroxyphenylmethanone dar. Neben einer sehr starken Hemmung der 17beta-HSD1 im z.T. einstelligen nanomolaren Bereich zeigen die potentesten Vertreter, dem therapeutischen Konzept entsprechend, eine hohe Selektivität gegenüber dem biologischen Gegenspieler 17beta-HSD2 (bis zu 50fach) sowie keine relevante Affinität gegenüber den beiden Estrogenrezeptoren ERalpha und ERbeta. Im Gegensatz zu den bereits bekannten Substanzklassen können diese Inhibitoren ihre starke Hemmung, detektiert im zellfreien Assay, zusätzlich in einem zellbasierten Assay mit der Brustkrebszelllinie T47D mit IC50-Werten im unteren nanomolaren Bereich, bestätigen. Einige Verbindungen wurden hinsichtlich ihrer metabolischen Stabiltät mit humanen Lebermikrosomen evaluiert und ergänzen mit hohen bis mittleren intrinsischen Clearance-Werten, welche alle zwischen denen der marktbekannten Wirkstoffe Dextromethorphan und Verapamil lagen, ihre bislang sehr guten präklinischen Werte. Die pharmakokinetische Evaluierung von Verbindung II.14 sowie deren Einsatz in einem krankheitsorientierten Mausmodell, welches die in vivo-Wirksamkeit beweisen soll, wird aktuell durchgeführt. Bei einem positiven Verlauf werden weitere präklinische Tests unternommen.The present work describes the combination of a structure- and ligandbased design concept, which led to the development of a new class of highly active and selective 17beta-HSD1 inhibitors, namely bicyclic substituted hydroxyphenylmethanones. Designed as estrone-mimetics, 20 synthesized compounds as well as molecular docking results of their most potent representatives provide the basis for the design of the new inhibitor class. The inclusion of an additional rather lipophilic subpocket, located beneath the catalytic center, in a new 3-point-pharmacophore model was the starting point for the synthesis and development of more than 55 inhibitors in the class of bicyclic substituted hydroxyphenylmethanones. Besides a strong 17beta-HSD1 inhibition in the very low nanomolar range, the most potent compounds show high selectivity toward the biological counterpart 17beta-HSD2 (up to 50 fold). Furthermore, they reveal neglectable affinity towards the estrogen receptors ERalpha and ERbeta according the therapeutic concept. In contrast to the already known compound classes, these inhibitors confirmed their strong inhibition, detected in the cell-free assay, in the breast cancer cell line T47D with IC50-values in the low nanomolar range. Metabolic stability of the most promising compounds was evaluated using human liver microsomes. Summarizing, these compounds reveal so far very good preclinical results with high to middle intrinsic clearances between the values of the marketed drugs dextromethorphan and verapamil. The pharmacokinetic evaluation of compound II.14 as well as its application in a disease-oriented mouse-model, which should prove its in vivo efficacy, is currently in progress. In case of positive results, further preclinical tests will be accomplished