Yeni bazı pürin, pirimidin nükleozit analoğu bileşiklerin sentez, yapı aydınlatılması ve sitotoksik aktiviteleri üzerinde çalışmalar
A study on the synthesis, structural analysis and cytotoxic activities of some novel purine, pyrimidine nucleoside analogs
Yazar: DUYGU ALTIPARMAK
Danışman: PROF. DR. MERAL TUNÇBİLEK
Ankara Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Farmasötik Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2018
Konu: Eczacılık ve Farmakoloji = Pharmacy and Pharmacology
Dizin: Karsinoma-hepatoselüler = Carcinoma-hepatocellular ; Nükleozitler = Nucleosides ; Pirimidin nükleotidleri = Pyrimidine nucleotides ; Pirimidinler = Pyrimidines ; Pürinler = Purines ; Sitotoksisite = Cytotoxicity

Özet:
Bu çalışma kapsamında antikanser bileşik olarak 24 adet pürin nükleozit türevi ve 13 adet pirimidin nükleozit türevi olmak üzere toplamda 37 adet orijinal sonuç bileşik sentezlenmiştir. 6-(4-Sübstitüe fenilsülfonilpiperazin)-9-(β-D-ribofuranozil)pürin-5'-(4-sübstitüe fenil sülfonat) (45-68) türevleri inozin'den hareketle yedi basamakta ve 4-(Sübstitüe fenilpiperazin)-1-(2,3,5-tri-O-asetil-β-D-ribofuranozil)-2(1H)-pirimidinon (88-100) türevleri ise urasil ve timinden hareketle dört basamakta sentezlenmiştir. 

Sentezlenen bileşiklerin sitotoksik aktiviteleri SRB yöntemi ile üçlü kanser hücre hattında (Huh7 karaciğer, HCT116 kolon, MCF7 meme) çalışılmış ve bu bileşiklerin IC50 değerleri belirlenmiştir. 72 saatlik inkübasyon sonunda uygulanan bileşiklerin yarattığı inhibisyon yüzdeleri, kanserli hücre hatlarında sitotoksik etkisi önceden bilinen (S)-(+)-kamptotesin, (CPT) nükleobaz analoğu 5-florourasil (5-FU) ve nükleozit türevleri kladribin, pentostatin ve fludarabine karşı hesaplanmıştır.


Sentezlenen pürin nükleozit türevlerinden (45-68) en aktif bileşiğin 6. konumda 4-bromofenil sübstitüenti taşıyan ve Huh7 karaciğer kanser hücre hattında IC50= 1.5 µM değeri ile 66 no'lu bileşik olduğu gözlenmiştir. Ayrıca aynı hücre hattında (Huh7) sentezlenen pürin nükleozit analoglarının tamamına yakını nükleobaz analoğu 5-FU ve nükleozit türevleri fludarabin, pentostatinden daha iyi sitotoksisite gösterdiği tespit edilmiştir. HCT116 kolon kanser hücre hattında bileşikler 50, 55 ve 56 en iyi aktivite gösteren bileşikler olmuştur. MCF7 meme kanser hücre hattında ise en aktif bileşikler 56 ve 66 olmuştur. Aynı zamanda MCF7 hücre hattında bileşikler 47, 51-56, 61, 66-68 nükleozit türevi olan fludarabinden daha fazla sitotoksisite göstermiştir. 

Pirimidin nükleozit türevlerinden (88-100) timin bazı içeren ve 4-(3,4-diklorofenil)piperazin yapısı taşıyan bileşik (100), MCF7 hücre hattında IC50= 17.5 µM değeriyle bilinen antikanser nükleozit türevi fludarabine yakın sitotoksik aktivite göstermiştir. 

En aktif nükleozit analoğu olan bileşik 66 için genişletilmiş karaciğer kanseri hücre panelinde (Huh7, Hep3B, HepG2, PLC, Mahlavu, FOCUS, SNU475, SNU182, SNU387, SNU398, SNU423, ve SNU449) ileri sitotoksisite çalışmaları yapılmıştır. Elde edilen sonuçlara göre pürin nükleozit analoğu 66, karaciğer kanseri hücre hatlarından Huh7, HEP3B, SNU475 ve SNU423'e karşı nükleozit analoğu fludarabin ve pentostatine göre daha iyi sitotoksik aktivite göstermiştir (IC50= 15.5 - 40.7 µM).

Abstract:
In this study, 24 novel purine and 13 pyrimidine nucleoside analogs were synthesized as putative cytotoxic agents. The 5', 6-disubstituted 9-(β-D-ribofuranosyl)purine derivatives (45-68) were readily obtained from commercially available inosine in seven steps and the 4-substituted-1-(β-D-ribofuranosyl)-2(1H)-pyrimidinone (88-100) derivatives were prepared from uracil/thymine in four steps in very cost effective synthesis approach. 

The newly obtained compounds were characterized for their cytotoxicity in human cancer cell lines. The cytotoxicities of the compounds were initially analyzed on liver (Huh7), colon (HCT116) and breast (MCF7) carcinoma cell lines by SRB assay for determining the IC50 values. The IC50 values after 72 hours of treatment with each molecule were also calculated in comparison with DNA topoisomerase inhibitor camptothecin (CPT), the nucleobase analog 5-fluorouracil (5-FU) and nucleoside analogs fludarabine, cladribine, pentostatine.

Among the purine nucleoside analogs N6-bromophenyl derivative (66) demonstrated the best cytotoxic activity with IC50 value of 1.5 μM against the Huh7 (liver) cell lines. In addition most of the compounds showed higher anticancer activitiy compared with 5-FU and known nucleoside drug fludarabine, pentostatine against Huh7 (liver) cancer cell line. Furthermore, compounds 50, 55 and 56 exhibited better cytotoxicity against HCT116 (colon) cancer cell line. When compared with fludarabine, compounds 47, 51-56, 61, 66-68  displayed more potent activity on MCF7 breast cell line. For the pyrimidine nucleoside analogs, we observed, compound 100 bearing a 4-(3,4-dichlorophenyl)piperazine substituent at C-4 position of the pyrimidine/thymine, had showed nearly similar IC50 value (17.5 μM) against MCF7 cell line than fludarabine (15.2 μM).

We then tested the cytotoxic effect of the most potent nucleoside derivative on additional hepatocellular carcinoma (HCC) cell lines: Huh7, Hep3B, HepG2, PLC, Mahlavu, FOCUS, SNU475, SNU182, SNU387, SNU398, SNU423 and SNU449. Compound 66 displayed the best cytotoxic activity, with IC50 values of 15.5 - 40.7 μM against Huh7, Hep3B SNU475 and SNU423 cell lines and had a better cytotoxic activity than fludarabine and pentostatine.