Synthesis and evaluation of biological activity of benzoxazine and benzoxazole derivatives towards PD-L1 protein

Szlak PD-1/PD-L1 (ang. programmed cell death protein 1 pathway) stanowi immunologiczny punkt kontrolny, odpowiedzialny za regulację stopnia odpowiedzi odpornościowej organizmu wobec czynników patogennych. Aktywacja receptora PD-1 prowadzi do negatywnej regulacji limfocytów T, poprzez ograniczenie ich aktywności oraz proliferacji. Ligandami zdolnymi do oddziaływania z białkiem PD-1 są glikoproteiny typu PD-L1 oraz PD-L2, których ekspresję wykazano m.in na komórkach raka licznych nowotworów złośliwych. Uruchomienie szlaku PD-1/PD-L1 umożliwia komórkom raka ucieczkę spod nadzoru immunologicznego, co utrudnia skuteczną obronę organizmu przed rozwojem choroby nowotworowej. Potencjalnymi antagonistami białka PD-L1, zdolnymi do zahamowania aktywacji szlaku PD-1/PD-L1, są heterocykliczne układy stanowiące pochodne benzoksazyn i benzoksazoli. W celu uzyskania skutecznego inhibitora liganda PD-L1 przeprowadzono modyfikacje wspomnianych cząsteczek, rozbudowując ich strukturę. Wykorzystując różne ścieżki syntezy, podjęto próby wprowadzenia ugrupowania purynowego, w postaci cząsteczki adeniny i kofeiny, w części pierścienia aromatycznego badanych związków. Pomyślnie uzyskano pochodne podstawione cząsteczką kofeiny w położeniu 7 w przypadku benzoksazyny oraz 6 dla benzoksazolinonu. Uzyskane struktury potwierdzono badaniami 1D oraz 2D NMR. W celu sprawdzenia aktywności jednego z zsyntetyzowanych związków, względem liganda PD-L1, przeprowadzono test z wykorzystaniem metody HTRF.The PD-1/PD-L1 pathway (programmed cell death protein 1 pathway) represents an immune checkpoint mechanism responsible for regulating the body's immune response against pathogenic agents. PD-L1 is a cell surface receptor that plays an important role in down-regulating the immune system by suppressing activation and proliferation T-cell. PD-1 binds to one of its two glycoprotein ligands: PD-L1 or PD-L2. The expression of both proteins have been proved, among others, on cells of numerous malignant tumors. Activation of the PD-1/PD-L1 pathway allows cancer cells to escape from immune surveillance, which preclude effective anti-cancer therapy. Targeting the PD-1/PD-L1 immunologic checkpoint with small-molecules gives high expectancy of progression in cancer therapy. Potential antagonists of the PD-L1 ligand are heterocyclic derivatives of benzoxazines and benzoxazoles. In order to obtain an effective PD-L1 protein inhibitor, these molecules were modified by expanding their structure. Using different synthesis pathways, attempts were made to introduce a purine, as adenine and caffeine molecules, in aromatic ring of tested compounds. Derivatives substituted with a caffeine molecule at 7-position for benzoxazine and at 6-position for benzoxazolinone were successfully obtained. The structures of the new compounds were confirmed by 1D and 2D NMR. To check the activity of one of the synthesized products against the PD-L1 ligand, the HTRF assay was performed