Strukturbasiertes Design, Synthese und pharmakologische Evaluation von Proteasom- und FLT3-Inhibitoren in Leukämiemodellen

Das Ubiquitin-Proteasom-System ist verantwortlich für die kontrollierte nicht-lysosomale Proteolyse in eukaryotischen Zellen und spielt somit eine wichtige Rolle bei der Aufrechterhaltung der zellulären Homöostase. Tumorzellen sind deutlich anfälliger für eine reduzierte Proteasomaktivität, wodurch es zur Apoptose kommen kann. Die Strategie, das Proteasom gezielt zu inhibieren, führte bis dato zu drei zugelassenen Inhibitoren für das 20S-Proteasom, zur Behandlung von Tumoren des blutbildenden Systems. Der Einsatz der Wirkstoffe wird jedoch durch Dosis-limitierende Nebenwirkungen, wie der peripheren Neuropathie, sowie der Beschränkung auf nicht-solide Tumore begrenzt. Dies beruht vor allem auf dem vorliegenden (pseudo)-irreversiblen Bindeverhalten sowie mangelnder Selektivität. Diese Probleme können durch die Verwendung alternativer elektrophiler Kopfgruppen, wie der alpha-Ketoamid-Gruppe, umgangen werden, was zur Entwicklung der Leitstrukturen BSc2189 und BSc4999 führte. Diese Verbindungen binden nachweislich kovalent-reversibel und erlauben zudem eine Adressierung der gestrichenen Seite des Substratbindekanals der beta5-Untereinheit. Ausgehend von den genannten Leitstrukturen lieferte ein iteratives Verfahren aus molekularer Modellierung, Synthese und pharmakologischer Evaluation das alpha-Ketoamid BSc5376 mit einer deutlich gesteigerten inhibitorischen Aktivität. Weiterführende Analysen lieferten Hinweise auf ein kovalent-reversibles Bindeverhalten sowie Zellgängigkeit und Selektivität. Im Gegensatz zu Bortezomib konnten im Zebrafisch-Embryonen-Fluchtreflex-Assay keine neurotoxischen Effekte beobachtet werden. Die Lokalisierung der Inhibitoren in Tumorzellen sowie die Aufnahme in Zebrafisch-Embryonen konnte durch die Entwicklung fluoreszenter BODIPY-Konjugate gezeigt werden. In einem weiteren Projekt wurde die Entwicklung von Immunoproteasom-spezifischen Inhibitoren mit einem dual-kovalenten Bindungsmodus verfolgt. Ein letzter Schwerpunkt der Arbeit bestand in der Synthese sowie der pharmakologischen Evaluierung von Bisaminopyrimidin-Derivaten als Inhibitoren der FLT3-Kinase zur Therapie der akuten myeloischen Leukämie