Σχεδιασμός και ανάπτυξη νέων αναλόγων της εκλυτικής ορμόνης της ωχρινοτρόπου ορμόνης (GnRH)

Abstract

Gonadotropin-releasing hormone (GnRH) is a neuroendocrine decapeptide secreted from the hypothalamus and act as a modulator of the reproductive system. Lamprey gonadotropin-releasing hormone III (IGnRH-lll) is an isoform of GnRH isolated from the sea lamprey (Petromyzon marinus). GnRH-l and its analogues are used extensively for the treatment of a wide range of hormone-dependent diseases including steroid-dependent tumors. The direct antiproliferative effect of the GnRH analogues in many malignant tissues inaugurates the field and leads to the design of effective GnRH analogs with new perspectives. In order to further investigate the structure-activity relationship of GnRH-l we synthesized eleven new GnRH-l analogues with modifications in positions 4 and 6 and studied the structural changes imposed by these modifications through NMR spectroscopy the stability against enzymatic degradation and their direct antiproliferative effect on prostate cancer cells PC3 and LNCaP. Incorporation of the NMeSer in position 4 enhanced significantly the enzymatic stability while maintaining their antiproliferative activity in similar level to that of leuprolide (commercially available agonist of GnRH) of analogues compared to their counterparts with Ser⁴ without. The antiproliferative effect of the analogs on PC3 and LNCaP prostate cancer cells was similar to that of leuprolide while no considerable differentiations on the effect of analogs with Ser or modified Ser were observed. Furthermore, the conformation of IGnRH-lll was determined for the first time. Twenty-two new analogues of IGnRH-lll with several modifications were synthesized and their effect on prostate cancer cell proliferation was studied. Most of new IGnRH-lll analogues had similar or higher antiproliferative effect than the parent hormone. This structure-activity relationship study of GnRH analogues along with information concerning conformational characteristics contributes to the on-going research for more potent GnRH analogues with prolonged and selective activity.

Η Εκλυτική Ορμόνη της Ωχρινοτρόπου Ορμόνης (GnRH) παράγεται από τον υποθάλαμο και ρυθμίζει την αναπαραγωγική συμπεριφορά ζωικών οργανισμών. Η IGnRH-lll είναι μια μορφή της GnRH η οποία απομονώθηκε για πρώτη φορά από ένα είδος ιχθύων το Petromyzon marinus. Η GnRH-l και τα ανάλογα της χρησιμοποιούνται εκτεταμένα για τη θεραπεία ασθενειών οι οποίες σχετίζονται με τις φυλετικές ορμόνες συμπεριλαμβανομένων των ορμονοεξαρτώμενων καρκίνων. Πρόσφατα δεδομένα για άμεση δράση των ανάλογων της GnRH σε καρκινικά κύτταρα θέτουν νέα ερωτήματα και εγκαινιάζουν ένα νέο πεδίο έρευνας. Επιδιώκοντας τη συμβολή στη μελέτη των σχέσεων δομής-δραστικότητας της GnRH-l συντέθηκαν έντεκα νέα ανάλογα της με τροποποιήσεις στις θέσεις 4 και 6 μελετήθηκε η σταθερότητα τους στην πρωτεολυτική αποικοδόμηση, η δράση τους επί του πολλαπλασιασμού καρκινικών κυττάρων του προστάτη (PC3 και LNCaP) καθώς και η επίδραση των τροποποιήσεων στη διαμόρφωση των μορίων με NMR φασματοσκοπία. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η εισαγωγή Ν-μεθυλο-Ser στη θέση 4 αύξησε τη σταθερότητα των πεπτιδικών ανάλογων διατηρώντας την ανασταλτική επίδραση επί του πολλαπλασιασμού των PC3 και LNCaP κυττάρων σε επίπεδα όμοια με αυτή του Λεουπρολιδίου (εμπορικά διαθέσιμος αγωνιστής). Επιπλέον μελετήθηκε για πρώτη φορά τη διαμόρφωση της IGnRH-lll η οποία διαφέρει σημαντικά από αυτή της GnRH-l. Συντέθηκαν 22 νέα ανάλογα της IGnRH-lll με τροποποιήσεις σε διάφορες θέσεις καθώς και κυκλικά ανάλογα και μελετήθηκε η δράση αυτών επί του πολλαπλασιασμού των PC3 και LNCaP καρκινικών κυττάρων. Στην πλειοψηφία τους τα ανάλογα της IGnRH-lll είχαν όμοια η αυξημένη ανασταλτική δράση επί του πολλαπλασιασμού των καρκινικών κυττάρων του προστάτη σε σχέση με τη φυσική ορμόνη. Η μελέτη της επίδρασης των νέων ανάλογων της GnRH στην αναστολή του πολλαπλασιασμού των καρκινικών κυττάρων του προστάτη και παράλληλα η εξαγωγή διαμορφωτικών πληροφοριών συνεισφέρουν στην αδιάκοπη έρευνα των δομικών απαιτήσεων των ανάλογων της GnRH προσφέροντας νέες προοπτικές στον σχεδιασμό δραστικών ανάλογων της GnRH.