Chimica farmaceutica - anti hiv / aids

Attività antivirale di alcuni composti

(µM) (µM)0.05 0.0046 138 30000Tivirapina 8-cloro- R86183(Tetraidrometil-Imidazo- TIBOBenzodiazepinOne) 0.012 0.014 >100 >7000Emivirina HEPT MKC-442(Idrossi-Etossi-Feniltio-Timine) I-EBU 0.084 0.048 >50 >1000Nevirapina NVP BI-RG-587 Viramune® BoehringerIngelheim 0.019 0.012 >60 >4800Piridinone L-697,66 0.26 0.01 >100 >10000Delavirdina BHAP U-90152 Rescriptor® Pfizer(Bis(eteroAril)Piperazine) 4.7 0.034 139 4088TSAO-m3 T 0.2 0.013 710 54615Loviride a-APA R89439(alfa-Anilino-Fenil-Acetamide) 0.007 0.016 87 5438Trovirdine PETT LY300046(Fenil-Etil-Tiazolo Tiourea) 0.02 0.002 >100 >50000Tiocarbossanilide UC-78 0.08 0.001 200 20000Chinossalina HBY 097 0.5 0.21 60 292Tiazolobenzimidazolo TBZ NSC625487 0.016 0.01 >50 >5000Tiazoloisoindolinone BM+51.0836 0.003 <0.003Indolo carbossamide L-737.126 1.2 4 >130 >32Benzotiadiazina NSC 287474 0.012 <0.025Chinazolinone Bristol-Myers 0.003 0.001 80 80000Efavirenz (Benzossazinone) DMP266

Sustiva® Squibb 0.07 0.1 20 200 Canolide A 0.04 <0.3 10 >33 Pirrolobenzodiazepinone 0.156 <0.002 >10 >5000 Imidazodipiridodiazepina UK-129.485 0.0006 0.01 26 2.600 Imidazopiridazina 0.5 0.012 28 2280 TDA RD 4-2024 0.18 0.0025 38 15000 MEN 10979 1.8 0.8 >335 >418 (Di-Aril-Butil-Ossi) Derivati DABO 0.1 0.01 >10 >1000 HEPT-Piridinone 12 100 8 Benzilossimetilpiridinone 12.3 0.064 33 516 Alcossi(ariltio)uraxile 0.028 Indolildipiridodiazepinone 0.25 0.47 4.9 10 Pirrolobenzoazepinone 0.64 2.3 175 76 Pirrolo sostituiti 50-80 0.3 >16 >50 Benziltiopirimidine U-31355 54 Studi SAR su 10 classi importanti di NNRTIs [101]: 1. Il capostipite di nuovi composti antiretrovirali dotati di potente attività inibente nei confronti di RT HIV-1 è rappresentato da un derivato aciclouridinico 6-sostituito, denominato HEPT, ossia 1-[(2-idrossietossi)metil]-6-(feniltio) timidina (Figura 3.24). Figura 3.24: Struttura HEPT. Da studi di relazione struttura attività (SAR) siÈ notato che: - L'introduzione di un gruppo alchilico (metile, etile, isopropile) in 5 nella struttura del derivato uracilico HEPU inattivo fornisce prodotti altamente attivi; - La sostituzione del gruppo -CH OH con il gruppo -CH porta ad un forte incremento dell'attività; - I composti contenenti due gruppi metilici nelle posizioni 3',5' del benzene sono molto più attivi dei corrispondenti composti privi dei metili; - La conversione del CO in posizione 2 con il gruppo CS porta ad un debole incremento di attività (HEPT-S risulta più attivo di HEPT, ma è anche citotossico); - La sostituzione dell'atomo di zolfo con il gruppo -CH fornisce prodotti più potenti di quella della serie HEPT. 2. Con la scoperta di HEPT e di E-BPU-dM è stata avviata una ricerca nella sintesi di isomeri di HEPT, ossia i composti DABO, che differiscono dai primi per la presenza di una catena alchilossi in posizione 2 invece che in 5.

posizione 1 del nucleo pirimidinico, di cui mimano però laparte benzilica in 6 (Figura 3.25).

Gli studi SAR indicano che:

• la sostituzione della catena butilossi con catene alchiliche (lineari e ramificate, sature edinsature) e cicloalchiliche è ammissibile;
• l'Introduzione di uno o due metili nel nucleo benzenico nelle posizioni 3 e 5;
• la sostituzione della catena alchilossi con quella alchltio; introduzione di un gruppo etilico in5;

556-feniltio aciclotimidina 6-benzil 5-etil aciclouridina

Isomero HEPTHEPT E-BPU-dMDABO

Figura 3.25.

I DABO sono altamente selettivi nei confronti di HIV-1. In associazione con AZT nepotenziano l'azione e diminuiscono la formazione di ceppi mutanti resistenti.

3. Il lead compound dei derivati TIBO è R14458. Tale composto (Figura 3.26) è costituitoda una struttura triciclica imidazobenzodiazepinica e ha dato origine a nuovi derivati peromologazione della catena insatura in 6, trasformazione del -CO- ureidico in -CS

nella posizione 2 del nucleo imidazolidonico e introduzione di un atomo di alogeno nella posizione 9, tipica delle benzodiazepine ad attività ansiolitica, o nella posizione 8. TIBO e HEPT sono selettivi verso l'HIV-1 e non inibiscono l'HIV-2 a differenza di AZT, DDI e DDC. Tra i composti con un elevato indice di selettività sono i derivati: R82150, R82913, R86183 (tivirapina) e R86775. Relazione Struttura-Attività (SAR): - I derivati TIBO hanno potenza simile a quella dell'AZT, ma con selettività maggiore. Il capostipite agisce su un sito allosterico e inibisce l'attività della RT a livello della polimerizzazione del DNA. - Un derivato con Cl in 9 può inibire differenti ceppi di HIV-1. Anche gli 8-alogeno derivati sono molto potenti. - Il gruppo ureico ciclico è indispensabile per l'attività, ma l'ossigeno carbonilico.può essere sostituito da S e Se. 4. In seguito ad alcuni studi di semplificazione molecolare dei TIBO è stato trovato un nuovo lead compound (Figura 3.28), LY73497 (N1-fenil-N3-tiazol-2-il-tiourea) e quindi dei (fenil etil tiazol tiouree). Tale composto presenta una modesta attività inibente derivati PETTl'RT, per cui è stato deciso di avviare la ricerca di nuovi analoghi più potenti. Tale ricerca consisteva nel sezionare la molecola in 4 parti (parte aromatica benzenica, catena alchilica legante, tiourea e parte eterociclica tiazolica) modificandole via via per giungere a nuovi prodotti da saggiare contro il virus dell'AIDS. Figura 3.28: Scoperta di un nuovo lead compound (e dei derivati PETT). Studi SAR e computazionali hanno portato a stabilire che: - una struttura conformazionale rigida era da preferirsi alla struttura a catena lineare completamente aperta; - i derivati dell'urea risultavano meno attivi dei corrispondenti composti della

tiourea;- opportuni gruppi sostituenti (-F,-Cl, -CH3, -OCH3) portavano ad un forte incrementodell'attività anti-HIV;il nucleo tiazolico poteva essere sostituito da altri gruppi eterociclici.- Il composto MSC-127 è uno tra i più potenti della serie.

5. L'identificazione di un lead compound su composti correlati con la pirenzepina e la suaottimizzazione mediante studi SAR, indagini sul metabolismo e sulla farmacocinetica hanno portatoalla scoperta della Nevirapina (NVP).La nevirapina (Figura 3.29) appartiene alla classe dei dipiridodiazepinoni ed è un potenteinibitore dell'attività polimerasica di HIV-1 RT. Agisce non-competitivamente nei confronti deinucleotidi (nucleosidi trifosfato) legandosi alla RT in prossimità del sito d'azione ed inibisce lamoltiplicazione dell'HIV-1. 58 .

Studi SAR per la Nevirapina:- In associazione con AZT presenta sinergismo d'azione e manifesta

azione inibente nei confronti dei mutanti HIV-1 resistenti all'AZT;

il punto di unione tra l'anello piridinico ed il nucleo benzodiazepinico è cruciale per l'attività;

l'attività ottimale si ha quando uno dei due anelli laterali del sistema triciclico è un eterociclico di tipo piridinico, meglio ancora se entrambi sono piridine, ed in tal caso è importante la posizione dei due atomi di azoto. Il massimo della potenza si raggiunge come nel composto lead, se la posizione 4 porta un piccolo gruppo lipofilo (un metile) e l'azotolattamico ha un idrogeno libero;

Come verrà successivamente accennato gli studi di molecular modeling hanno permesso di confrontare i composti TIBO e la nevirapina in cui sono presenti elementi strutturali comuni: due sistemi orientati tra di loro come le ali di una farfalla (Figura 3.30), una regione lipofila intermedia tra di essi e un gruppo carbonilico o tiocarbonilico ecc.

modello molecolare

attivo che permette di prevedere se un nuovo sistema triciclico risultaFigura 3.30: bioisosterico e quindi presenta attività anti-HIV come TIBO e Nevirapina.59

Questo modello molecolare è stato confermato da molti studi ed è attualmente sfruttato per il drud desing di nuovi composti attivi [106].

I primi studi dimostravano, infatti, che le strutture di alcune classi di NNRTIs, apparentemente, divergono tra loro, ma da una analisi più attenta si è notato che la maggior parte possiede delle caratteristiche comuni:

• un "corpo" di natura idrofila rappresentato da un gruppo (tio) carbossamidico o (tio)acetamidico o ureidico, circondato da due "ali" idrofobiche, una delle quali è spesso sostituita da un atomo di alogeno.

Quindi, la struttura complessiva ricorda molto quella di una farfalla, con un corpo (idrofilo) e due ali (idrofobiche).

Questo modello "Butterfly-like" è stato confermato, da analisi cristallografiche.

durante gli studi sulla Nevirapina e TBZ. Sulla base di quanto scoperto, è stato in seguito dedotto anche un modello farmacoforico (3D) attraverso l'utilizzo di ben otto farmaci noti (Nevirapina, Delavirdina, Efavirenz, Trovirdine, Loviride, Indolo Carbossamide, Benzotiadiazina-1-ossido e Tiocarbossanilide). Tutti i ligandi sono stati ottimizzati geometricamente tramite la determinazione dell'energia interna ottenuta a sua volta attraverso calcoli di meccanica molecolare (parametrizzazione MM3), per assicurare un campionamento uniforme delle conformazioni a più bassa energia (Figura 3.31).

Struttura del Drug-binding pocket (Nevirapina): situata tra i foglietti. La Nevirapina si lega a livello di una tasca idrofobica vicino all'ansa-9 e 10 del sottodominio palm di p66 che contiene la sequenza Tyr-Met-Asp-Asp ben conservata (ref.107; Figura 3.32). Questa tasca non è presente nella.

subunità p51, e ciò avvalora l'ipotesi che il target molecolare principale di questa classe di farmaci è la subunità p66 (22).

Secondo il modello farmacoforico sopra descritto ci sono alcuni gruppi funzionali (Figura3.33), degli inibitori, essenziali per l'interazione con la tasca recettoriale: un anello aromatico (interazioni - ), gruppi accettori o donatori di legami idrogeno (-NHCS(O)), regioni che effettuano legami idrofobici (atomi di C e H). Sono quindi state individuate due regioni, del sito di binding, importanti per l'interazione: ala I, allineata con i residui Y181, Y188 e W229; ala II, che interagisce con le catene laterali di K101, K103, V106, V179, Y318, H235, P236.