Design and synthesis of dihydrofolate reductase inhibitors for nontuberculous mycobacteria

Autor(es)

Matheus Andrade Meirelles

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: Campinas, SP.
• Instituição: Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Instituto de Química
• Data de defesa: 2023-02-13

Membros da banca

Ronaldo Aloise Pilli; Carlos Roque Duarte Correia; Daniel Fábio Kawano; Roberto Parise Filho

• Orientador: Rafael Lemos Miguez Couñago; Ronaldo Aloise Pilli

Resumo

As micobactérias não tuberculosas (MNT) são patógenos oportunistas responsáveis por doenças pulmonares em pacientes imunocomprometidos ou pacientes com doenças pulmonares pré-existentes. A incidência e prevalência dessas doenças estão aumentando em todo o mundo devido a falta de medicamentos eficientes. Neste trabalho, temos como objetivo modificar a estrutura química do composto P218, um inibidor da di-hidrofolato redutase (DHFR) desenvolvido para tratamento da malária, para acessar novos inibidores de DHFR para MNT. Através de uma inspeção visual das estruturas cristalinas da enzima da Mycobacterium abscessus e humana complexadas com o P218, nós decidimos modificar a posição contendo o grupo etila a fim de obter análogos mais seletivos. Então, planejamos e sintetizamos cinco gerações de inibidores para Mycobacterium avium e Mycobacterium abscessus. Um target product profile (TPP) foi definido para monitorar o desenvolvimento de novas moléculas e o andamento do projeto. A base (TMP)2Zn·2MgCl2·2LiCl e reações catalisadas por paládio foram essenciais para viabilizar a introdução de grupos alquila (segunda geração) e arila (terceira geração) na posição C-6 do anel pirimidínico. Além disso, a nova estratégia sintética foi usada para incorporar grupos nitrogenados na posição C-6 (análogos de quarta geração) e serviu como um método confiável para sintetizar o P218. Por fim, desenvolvemos uma rota sintética que permitiu a modificação em estágio avançado da cauda do P218, que foi empregada para preparar os análogos de quinta geração. O análogo contendo o anel ciclohexila (29.5) manteve a alta atividade para ambas as enzimas bacterianas sendo oito vezes menos ativo contra a DHFR humana em comparação com o P218. Melhores perfis enzimáticos foram obtidos com quatro análogos (34.1, 34.5, 36.2, 36.3), que foram potentes contra M. avium e M. abscessus DHFR (Ki < 1 nM) e inativos contra humanos (KiHs > 5000 nM). Em colaboração com o Hospital Infantil de Seattle e a Universidade do Kansas, foram obtidas as estruturas cristalinas de seis análogos P218 complexados com a DHFR de M. ulcerans. Essas estruturas nos permitiram entender o modo de ligação dos análogos com o sítio ativo da enzima, e revelou diversas oportunidades e possíveis direções futuras no desenvolvimento de inibidores de DHFR. Cinco análogos (F14.4, 29.5, 33.3, 34.6, 44.6) exibiram maior potência que o antibiótico Amicacina contra M. avium subp. hominissuis, com MIC90MAH < 1 ?M no ensaio fenotípico, que foi realizado em colaboração com a Universidade McGill, Canadá. Os compostos 29.5 e 44.6 também mostraram potência semelhante à Amicacina contra M. asbcessus. Estudos de DMPK em colaboração com a Universidade de Dundee, Escócia, mostraram que os análogos P218 F14.4, 29.5, 33.3 e 34.6 apresentaram excelente estabilidade metabólica na presença de microssomas e hepatócitos de camundongos e humanos. Embora a solubilidade de alguns compostos ainda precise ser melhorada, os compostos também demonstraram boa permeabilidade no ensaio MDCK. A modificação da posição C-6 foi essencial no desenvolvimento de análogos P218 potentes e seletivos contra M. avium e M. abscessus. O excelente perfil exibido por algumas das moléculas sintetizadas (F14.4, 29.5, 33.3 e 34.6) indica que esses compostos podem ser considerados moléculas líderes em estudos posteriores (AU)

• Processo FAPESP: 19/20735-1 - Planejamento e síntese de inibidores da enzima diidrofolato redutase de micobactérias não-tuberculosas
• Beneficiário: Matheus Andrade Meirelles
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado