Yeni izoksazol türevlerinin sentezi, karaciğer ve meme kanseri hücre hatlarına karşı sitotoksik etkilerinin incelenmesi
Synthesis of new isoxazole derivatives, investigation of cytotoxic effects on liver and breast cancer cell lines
Yazar: KÜBRA İBİŞ
Danışman: PROF. DR. ERDEN BANOĞLU
Gazi Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Farmasötik Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2020
Konu: Eczacılık ve Farmakoloji = Pharmacy and Pharmacology

Özet:
Kanser; genetik ve/veya çevresel koşulların etkisiyle tetiklenen bir takım biyolojik mekanizmalarla kontrolsüz büyüme ve çoğalma özelliği kazanmış hücrelerin vücuttaki farklı doku ve organları istila etmesiyle karakterize bir hastalıktır. Dünya genelinde birçok araştırmacı; kanser hücrelerine karşı seçici, daha az yan etkili ve daha iyi bir yaşam kalitesi sunan tedavi seçenekleri için çalışmaktadır. Yapılan birtakım önemli araştırmalar incelendiğinde, izoksazol halkası içeren bazı bileşiklerin farklı mekanizmalarla antikanser aktivite gösterdikleri belirlenmiştir. Bunun yanı sıra, yapılan çalışmalardaki dikkate değer bir diğer kimyasal yapı ise piperazin halkasıdır. Bu bilgiler ışığında; araştırma grubumuzun, antikanser etkili olabilecek yeni öncü bileşik keşfi amacıyla yürüttüğü bir tarama çalışmasında izoksazol-piperazin hibrit (BRP29) bir bileşik keşfedilmiştir. Bu bileşik; karaciğer (Huh7, Mahlavu), meme (MCF7) ve kolon (HCT116) kanseri hücre hatlarına karşı test edildiğinde sırasıyla 1,7; 11,7; 2,9 ve 6,0 µM IC50 değeri ile sitotoksisite göstermiştir. Bu tez kapsamında, BRP29'un antikanser etkinliğini geliştirmek üzere tasarlanıp sentezlenen yeni analoglar arasındaki yapı-etki ilişkisi çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Bu amaçla BRP29 yapısındaki 4-triflorometilbenzilpiperazin yan zinciri korunurken molekülün benziloksifenil grubu üzerinde yapılan modifikasyonlar ile aktivite arasındaki ilişki incelenmiştir. Sonuçta benzil grubunun 3. konumunda nitril sübstitüsyonu (6i) ile Huh7 karaciğer ve MCF7 meme hücrelerine karşı potent (IC50= 0,1 ve 0,8 µM) fakat daha agresif Mahlavu hücrelerine karşı daha az potent (IC50= 10,6 µM) antikanser aktivite tespit edilmiştir. İleri yapı-etki çalışmalarında 3-siyanobenzil grubu korunurken orta fenil halkası üzerinde 3-F sübstitüsyonu (26c) her üç hücre hattı için de potent antikanser aktivite ortaya çıkarmıştır (IC50= 0,1; 0,38 ve 0,5 µM). Seçilmiş potent türevler ile yapılan moleküler biyoloji çalışmaları bu bileşiklerin hücre döngüsünü farklı fazlarda etkilediği, kanser hücre hatlarında apoptotik hücre sayısını arttırdığı ve hücre içinde apoptotik proteinlerin seviyelerini etkileyerek hücre ölümünü tetiklediğini ortaya çıkarmıştır. Sonuç olarak bu tez kapsamında sentezlenen bileşiklerden en aktif türev olan Bileşik 26c'nin, antikanser ajan olarak daha ileri klinik gelişim potansiyeline sahip olduğu gösterilmiştir.

Abstract:
Cancer is a disease characterized by metastasis to cells of different tissues and organs that have acquired uncontrolled growth and proliferation by a number of biological mechanisms triggered by the influence of genetic and environmental conditions. Many researchers are working on new therapies that might selectively inhibit the underlying targets for cancer resulting in a better and more complete response with minimal side effects and more improvement on patient's life quality. When some important researches are examined, it is determined that some compounds containing isoxazole ring show anticancer activity by different mechanisms. In addition, another remarkable chemical structure in the studies is the piperazine ring. According to this information, an isoxazole-piperazine hybrid compound (BRP29) was discovered in a screening study conducted by our research group for the discovery of new precursor compounds that may be anticancer effective. When tested against liver (Huh7, Mahlavu), breast (MCF7), and colon (HCT116) cancer cell lines, this compound was 1,7; 11,7; 2,9 and 6,0 µM IC50 showed cytotoxicity. In this thesis, the structure-activity relationship (SAR) studies between the new analogs designed and synthesized to improve the anticancer activity of BRP29 were carried out. For this purpose, the 4-trifluoromethylbenzylpiperazine side chain in BRP29 was not altered for further SAR approaches while concentrating on modifications of the benzyloxyphenyl group. As a result, 3-nitrile-substituted benzyl derivative (6i) demonstrated improved activity against Huh7 and MCF7 cells (IC50= 0,1 and 0,8 µM, respectively) while it was less potent against more aggressive cell line, Mahlavu (IC50= 10,6 µM). Further SAR studies by substitutions on the middle phenyl group, i.e., 3-fluoro derivative (26c), resulted in a compound with potent anticancer activity against all cell lines (IC50= 0,1; 0,38 and 0,5 µM). Further molecular biological studies with selected active compounds elucidated that these derivatives induced cell death by interfering with the cell cycle at different phases, increasing the apoptotic cell count in tested cancer cells and effecting the levels of apoptotic proteins within cells. As a result, it has been shown that Compound 26c, the most active derivative of the compounds synthesized within the scope of this thesis, has the potential for further clinical development as an anticancer agent.