Tumor-inhibierende Ru II (aren)-Komplexe mit Flavonoid-Liganden - auf dem Weg zu "multi-target" Chemotherapeutika

Krebs ist eine der häufigsten Todesursachen weltweit und ist im Falle vieler Patienten nicht heilbar, zumeist aufgrund von erworbenen oder intrinsischen Resistenzen gegen die verwendeten Standardchemotherapeutika wie zum Beispiel Cisplatin. Außerdem limitieren oft starke Nebenwirkungen die Anwendbarkeit dieser Medikamente. Deshalb wird intensiv an der Entwicklung neuartiger Chemotherapeutika und an neuen Ansätzen wie der zielgerichteten („targeted“) Therapie geforscht. Im Feld der metall-basierten Chemotherapeutika gelten Rutheniumverbindungen als vielversprechende Kandidaten und zwei RuIII Komplexe, NAMI-A und KP1019, befinden sich bereits in klinischen Studien. In den letzten 20 Jahren, gewann die Klasse der RuII(Aren) Komplexe mehr und mehr an Interesse, da deren Kinetik, Reaktivität und pharmakologische Eigenschaften leicht durch Variation des Ligandensystems beeinflusst werden können. Ein Beispiel sind Ethylendiamin- und die sogenannten RAPTA-Komplexe, welche sich derzeit in frühen preklinischen Studien befinden. „Multi-targeted“ Verbindungen können unter anderem durch Verknüpfung von Metallzentren mit biologisch aktiven Liganden hergestellt werden. Flavonoide sind natürliche bioaktive Pflanzeninhaltsstoffe, die antioxidative, entzündungshemmende, antimikrobielle, und auch krebshemmende Wirkung aufweisen. Im Rahmen dieser Doktorarbeit wurde eine Reihe neuer RuII(Aren) Komplexe mit Flavonoidliganden hergestellt und mittels analytischer Standardmethoden, sowie Kristallstrukturanalyse charakterisiert. Die Stabilität und das Verhalten in wässriger Lösung wurde untersucht und pKS Werte für sowohl die Komplexe als auch die freien Liganden bestimmt. Die in vitro Aktivität wurde in den humanen Krebszelllinien CH1 (Eierstockkarzinom), SW480 (Dickdarmkarzinom) und A549 (nicht-kleinzelliges Bronchialkarzinom) mittels MTT Assay und im humanen Blasenkarzinom (5637), großzelligen Bronchialkarzinom (LCLC-103H) and Pankreaskarzinom (DAN-G) mittels Crystal violet Assay bestimmt und daraus Struktur/Aktivitäts-Beziehungen abgeleitet. Zur Bestimmung möglicher biologischer Ziele wurde die Wechselwirkung mit kleinen Biomolekülen (5’-GMP und einigen Aminosäuren) und die Hemmung von CDK2 und der Topoisomerase IIα untersucht, sowie eine Durchflusszytometrie durchgeführt.Cancer is worldwide a major cause of death and many patients are still not treatable or do not respond to standard chemotherapeutics such as cisplatin, often because of intrinsic or acquired resistance. Furthermore severe side effects limit the applicability of many anti-cancer drugs in clinical use. To overcome these drawbacks, there are intensive research efforts focused on the development of novel chemotherapeutics and new approaches, such as multi-targeted therapy. In the class of metal-based drugs, Ruthenium compounds are considered promising drug candidates and two RuIII complexes, NAMI-A and KP1019, are already in clinical trials. Within the last 20 years, the class of RuII(arene) complexes gained more and more interest as kinetics, reactivity and pharmacological properties can be fine-tuned by variation of the ligand system. Two important examples for this substance class are ethylenediamine-derived RuII(arene) complexes and the so-called RAPTA-type compounds which are both at an advanced preclinical development stage. One approach to design multi-targeted anticancer drugs is to link bioactive ligands to metal moieties. Flavonoids are natural components of plants and exhibit a wide range of biological properties such as antioxidant, anti-inflammatory, and also anticancer activity. Within this Ph.D. thesis, a series of novel RuII(arene) complexes, bearing biologically active flavonoid ligands, were synthesized and characterized by standard analytical methods, including X-ray diffraction analysis. The stability and behavior in aqueous solution was studied and pKa values for both complexes and free ligands were determined. The in vitro anticancer activity of the compounds was examined in the human cancer cell lines CH1 (ovarian carcinoma), SW480 (colon carcinoma) and A549 (non-small cell lung carcinoma) by means of the colorimetric MTT assay and in human urinary bladder (5637), human large cell lung (LCLC-103H) and human pancreatic carcinoma (DAN-G) with the crystal violet assay; and structure–activity relationships were derived. In order to find possible biological targets, the interactions with small biomolecules (5’-GMP and various amino acids) and the inhibitory activity on CDK2 and topoisomerase IIα were investigated, and flow cytometry analyses of the cell cycle were conducted