Development of test strategies for selective inhibition of enzymes of adrenal steroid synthesis with particular regard to species differences

Das Enzym Aldosteronsynthase (CYP11B2) ist das Schlüsselenzym der Mineralocorticoidbiosynthese und katalysiert die Umsetzung von Deoxycorticosteron zu dem hochpotenten Steroidhormon Aldosteron. Die Hemmung dieses Enzyms stellt ein vielversprechendes Therapiekonzept zur Behandlung cardiovaskulärer Erkrankungen dar, an deren Entstehung und Progression pathologisch erhöhte Aldosteronspiegel beteiligt sind. Im Rahmen dieser Arbeit wurden Strategien und Methoden zur Identifikation und Charakterisierung neuer Aldosteronsynthase-Inhibitoren entwickelt. Mit Hilfe eines miniaturisierten, auf HTRF®-Technologie basierten Testverfahrens ist es gelungen Tests im High-Throughput-Format durchzuführen. Damit können sowohl die Aktivität einer Verbindung an CYP11B2, als auch die Selektivität gegenüber CYP11B1 zuverlässig und reproduzierbar bestimmt werden. Neben der Miniaturisierung des bereits im Arbeitskreis etablierten zellulären Testsystems wurden neue, zellfreie Assays zum Screening von Substanzen entwickelt. Darüber hinaus erfolgte die biochemische Charakterisierung einer Leitverbindung. Unter anderem wurde, zur Bestimmung potentieller Spezies für nachfolgende in vivo-Studien, die inhibitorische Wirkung auf die Aldosteronsekretion an Nebennierenkulturen verschiedener Spezies untersucht. Schließlich konnte mit dieser Leitverbindung das Proof of Principle in der Ratte, nach peroraler Applikation, erbracht werden.The enzyme aldosterone synthase (CYP11B2) is the key enzyme of mineralocorticoid biosynthesis and catalyzes the conversion of deoxycorticosterone to the highly potent steroid hormone aldosterone. The inhibition of this enzyme represents a promising therapeutical approach for the treatment of cardiovascular diseases, where pathologically elevated aldosterone levels are involved in their development and progression. In this work, strategies and methods for the identification and characterization of novel aldosterone synthase inhibitors have been developed. With the help of a miniaturized test method, based on HTRF®-technology, it was managed to carry out tests in high-throughput format. Thus, both the activity of a compound to CYP11B2, as well as the selectivity for CYP11B1 can be determined in a reliable and reproducible manner. Besides the miniaturization of the already established cellular test by the working group, new cell-free assays for screening of substances have been developed. In addition, the biochemical characterization of a lead compound was carried out. Here, the inhibitory effect on the aldosterone secretion of adrenal cultures of various species was examined. This was done for determination of potential species for subsequent in vivo studies. Finally, with this lead compound the proof of principle in rat, after oral administration could be provided