Disseny, síntesi i avaluació d'inhibidors de dimerització de la proteasa del VIH-1

Abstract

[cat] Tot i que s'han assolit molts reptes en la lluita contra el SIDA, actualment encara se'n desconeix la cura definitiva. Tots els fàrmacs assequibles comercialment i llur combinació en l'anomenada teràpia antiretroviral altament activa (HAART) milloren la qualitat de vida de les persones infectades però l'actual teràpia té uns costos molt elevats, sobretot si tenim en compte que els 95% de la gent infectada viu en països en vies de desenvolupament, i pateix altres limitacions com ara la necessitat de dosis elevades, els efectes secundaris i sobretot, el problema de la resistència als fàrmacs. A més a més aquests inhibidors, tot i tenir una forta activitat, no són ideals, ja que en general tenen una baixa solubilitat aquosa, s'eliminen fàcilment, no són assequibles per via oral i tenen una durada d'acció breu. La present Tesi doctoral té per objectiu el disseny, síntesi i avaluació de nous inhibidors de la proteasa del VIH-1 que actuïn per un mecanisme d'inhibició diferent als comercialitzats fins al moment i que ajudi a combatre els inconvenients associats als inhibidors comercials. En aquest treball es descriu en primer lloc la síntesi de diferents estructures pseudodipeptídiques: l'oxazolopiperidona 80, el lactam de Freidinger 82 i les pirrolizidinones (6R)- i (6S)-79. A continuació es descriu la incorporació de l'oxazolopiperidona 80 i el lactam de Freidinger 82 en nous inhibidors de dimerització de la HIV-1 PR, mitjançant síntesi peptídica en fase sòlida. Els inhibidors sintetitzats es poden subdividir en 3 categories: a) inhibidors patró formats per aminoàcids naturals b) inhibidors de tipus I, formats per una sola cadena peptídica i que incorporen una de les estructures pseudodipeptíques c) inhibidors de tipus II, formats per dues cadenes peptídiques i que incorporen una de les estructures pseudodipeptídiques d) inhibidors de tipus II, formats pels subproductes de reacció simètrics fruit de l'entrecreuament entre cadenes peptídiques. Aquests nous compostos han estat avaluats in vitro mitjançant un assaig de fluorescència sobre la HIV-1 PR expressada en E.coli. Aquest estudi ha mostrat 8 dels inhibidors presenten baixa activitat i 7 activitat moderada. D'aquests compostos amb activitat moderada, els compostos CH-50, 176 i 181 han mostrat ser inhibidors dissociatius. Addicionalment, s'ha assajat l'activitat in vivo dels inhibidors sintetitzats. Els assaigs in vivo han mostrat que 3 dels compostos tenen activitat baixa anti-VIH sobre el virus wild type, mentre que 4 presenten activitat moderada (176, 186, 187cc i 189). Els assaigs in vivo també han evidenciat la baixa toxicitat dels inhibidors sintetitzats. Entre els compostos sintetitzats destaca l'inhibidor 176, que ha resultat tenir activitat anti-VIH sobre un virus resistent als inhibidors de proteasa comercials. Es tracta, doncs, d'un bon cap de sèrie per a la investigació de nous inhibidors de la proteasa del VIH-1 actius en línies cel·lulars resistents als inhibidors comercials. Finalment, s'han dut a terme experiments de microcalorimetria per tal d'estudiar la interacció del compost 176 amb la HIV-1 PR, on s'ha observat que aquest compost presenta un perfil d'interacció amb la proteasa similar a l'inhibidor comercial ritonavir, tot i presentar menor afinitat (Ka). Aquests experiments també han posat de manifest que l'inhibidor 176 actua sobre la forma dimèrica de la proteasa, sense arribar a desplaçar un dels monòmers.

[eng] Dimerization of HIV-1 protease is essential to attainment of the mature structure, an enzymatically active C2-symmetric homodimer. The dimerization interface is largely composed of interdigitated N- and C-terminal portions of the protease, which thus form a four-stranded antiparallel ß-sheet. By targeting this ß-sheet portion of the protease, a region which is highly conserved among HIV-1 isolates, agents may be generated which block the assembly of the homodimer or disrupt the dimeric interface, and so should lead to a loss of biological activity. Dimerization inhibitors have been developed in the context of this research based on a structure composed by the native sequences of HIV-1 protease N- and C-termini and by substitution of some of the dipeptides in these structures for pseudopeptides with restricted conformation (3-aminolactams derivatives), to increase the conformational constraint and convert them, this way, in more active agents and less prone to degradation. First of all, the synthesis of oxazolopiperidone 80, Freidinger lactam 82 and pyrrolizidinones (6R)- i (6S)-79 has been achieved and these structures have been incorporated by SPPS into the N- and C-terminal peptide chains of HIV-1 PR. The resulting compounds have been tested in vitro by means of a fluorescence assay, using HIV-1 PR expressed in E. Coli. As a result, 7 compounds with moderate activity have been identified. An in vivo test has been also carried out, showing that 4 of the synthesized compounds (176, 186, 187cc i 189) present moderate activity against the HIV wild type and that none of the compounds show significant toxicity at the assayed concentrations. The compound 176 has additionally shown to present activity against a mutated strain of HIV-1, proving its potential as a lead compound for future research of resitant HIV-1 PR inhibitors.