Σχεδιασμός και σύνθεση νέων νευροστεροειδών με αντιπολλαπλασιαστική και νευροπροστατευτική δράση

Abstract

Τhe present thesis involves the design and synthesis of new pregnenolone(PREG) and dehydroepiandrosterone (DHEA) analogues with the aim to evaluatetheir biological properties.Especially for the pregnanolone analogues, their design was based on recentbibliographic data concering the anticancer activity of similar derivatives. In our case,the compounds bear modifications on the D ring of the steroid backbone, whereseveral arylalkynyl groups were introduced. The activity of these novel steroids wasevaluated against a series of cancer cell lines and the compounds exhibitedsignificant antiproliferative activities.As for the dehydroepiandrosterone analogues, their design was based on theneuroprotective properties of this endogenous steroid. In detail, we synthesized 2series of 17-spirocyclic derivatives: the first includes steroids which bear a spiroepoxidering (substituted or not) at position 17 or a substituted spiro-cyclopropylring at the same position, whereas the second series comprises steroids with spiropyraneor furane rings at C17. The 17-spiro-epoxides protected neurons fromapoptosis significantly without exhibiting endocrine side effects, while theirneuroprotective activity was confirmed by in vivο experiments in experimentalautoimmune encephalomyelitis (EAE). Moreover, the correlation of the in vitroresults with the active conformations of the above mentioned compounds wasachieved by a combination of minimization algorithms with stochastic andsystematic conformational analysis.Finally, based on our preliminary results concerning a possible interaction ofdehydroepiandrosterone with receptors of nerve growth factor (NGF) we synthesized a dehydroepiandrosterone analogue which was covalently attached toNovaPEG amino-resin. Immunoprecipitation experiments revealed that theimmobilized DHEA pulls down the receptors of nerve growth factor, thus indicatingthat dehydroepiandrosterone exerts its neurotrophic properties by directlyinteracting with NGF.

Στην παρούσα διδακτορική διατριβή, σχεδιάσθηκαν και συντέθηκαν νέαα νάλογα της πρεγνενολόνης (PREG) και της δεϋδροεπιανδροστερόνης (DHEA) με στόχο την αποτίμηση της βιολογικής δράσης σε διάφορα συστήματα.Ειδικότερα για τα ανάλογα της πρεγνενολόνης, ο σχεδιασμός τους βασίσθηκε σε πρόσφατες αναφορές στη βιβλιογραφία για την αντικαρκινική δράση παρόμοιων ενώσεων. Στη συγκεκριμένη περίπτωση, οι ενώσεις είναι τροποποιημένες στο Δ δακτύλιο του στεροειδικού συστήματος, όπου εισήχθησαν διάφορες αρυλοαλκυνυλομάδες. Η δράση των νέων στεροειδών που προέκυψαν αξιολογήθηκε σε διάφορες καρκινικές κυτταρικές σειρές και τα βιολογικά αποτελέσματα ήταν ενθαρρυντικά, δεδομένου ότι τα ανάλογα αυτά επέδειξαν σημαντικές αντιπολλαπλασιαστικές ιδιότητες.Όσον αφορά στα ανάλογα της δεϋδροεπιανδροστερόνης (DHEA), ο σχεδιασμός τους στηρίχθηκε στη νευροπροστατευτική δράση αυτού του ενδογενούς στεροειδούς. Αναλυτικότερα, συντέθηκαν 2 σειρές 17-σπειροκυκλικών αναλόγων: η μεν πρώτη σειρά περιλαμβάνει στεροειδή που φέρουν υποκατεστημένο ή μη εποξειδικό δακτύλιο στη θέση 17, καθώς και κυκλοπροπανικό δακτύλιο στην ίδια θέση, ενώ η δεύτερη σειρά περιλαμβάνει στεροειδή που φέρουν υποκατεστημένους ή μη σπειρο-πυρανικούς και φουρανικούς δακτυλίους στον C17.Τα 17-σπειρο-εποξείδια εμφάνισαν αξιόλογη αντι-αποπτωτική δράση σε νευρικά κύτταρα η οποία δε συνοδεύεται από ορμονικές παρενέργειες, ενώ in vivο πειράματα που πραγματοποιήθηκαν έναντι της πειραματικής αυτοάνοσης εγκεφαλομυελίτιδας επιβεβαίωσαν τη νευροπροστατευτική τους επίδραση. Για τα 17-εποξυ-σπειροκυκλικά στεροειδή πραγματοποιήθηκε διαμορφωτική ανάλυση και έγινε μοριακή μοντελοποίηση αυτών, προκειμένου να ερμηνευθούν τα αποτελέσματα των in vitro πειραμάτων.Τέλος, οι ενδείξεις για αλληλεπίδραση της δεϋδροεπιανδροστερόνης με υποδοχείς του νευροαυξητικού παράγοντα (NGF) αποτέλεσαν το έναυσμα για τη σύνθεση αναλόγου της δεϋδροεπιανδροστερόνης το οποίο προσδέθηκε ομοιοποπολικά στη NovaPEG αμινο-ρητίνη. Πειράματα ανοσοκατακρήμνισης κατέδειξαν ότι το ακινητοποιημένο παράγωγο καταβυθίζει τους συγκεκριμένους υποδοχείς. Με αυτόν τον τρόπο, επιβεβαιώθηκε ο άμεσος συσχετισμός των νευροτροφικών ιδιοτήτων της δεϋδροεπιανδροστερόνης και του νευροαυξητικού παράγοντα και αποσαφηνίσθηκε εν μέρει ο μηχανισμός της αντι-αποπτωτικής δράσης του ανωτέρω νευροστεροειδούς.