SYNTÉZA

NUKLEOZIDOVÝCH

LIEČIV

2

SYNTETICKÉ NUKLEOZIDY – Antivirotiká

O

S

SYNTETICKÉ NUKLEOZIDY – Antivirotiká2´-Deoxy-3´-azidotymidín (AZT)

• Azidotymidín (Zidovudine®, Retrovir®) je nukleozidový analóg a inhibítor reverznej transkriptázy.

• Jedná sa o historicky prvý schválený medikament na liečbu HIV infekcie a AIDS, používa sa takmer

výlučne v kombinácii s inými antiretrovirotikami za účelom prevencie mutácie vírusu (tzv. HAART

terapia), ktorý síce nelikviduje, ale zastavuje jeho replikáciu. Závažnými vedľajšími účinkami AZT

je potláčanie krvotvorby v kostnej dreni, čím spôsobuje u pacientov s HIV závažnú chudokrvnosť.

Zidovudine(Retrovir®)

3(HAART – Highly Active Antiretroviral Therapy)

SYNTETICKÉ NUKLEOZIDY – Vírus HIVŠtruktúra

4

• HIV (Human Immunodeficiency

Virus) patrí do skupiny tzv.

retrovírusov (RNA miesto DNA).

• Vírus HIV je približne sférická

častica s priemerom ~ 120 nm

(asi 60x menší ako erytrocyt).

• Obsahuje 2 kópie single RNA

kódujúce iba deväť (!) génov.

• RNA je asociovaná so štyrmi

enzýmami (proteáza, reverzná

transkriptáza, ribonukleáza a

integráza) nevyhnutnými pre

generovanie a replikáciu HIV.

• Molekuly sú uzavreté v kapside,

ktorá je obalená povrchovými

glykoproteínmi (gp 41, gp 120).

SYNTETICKÉ NUKLEOZIDY – Vírus HIV – Životný cyklus

5

SYNTETICKÉ NUKLEOZIDY – Vírus HIV – AIDS

6Kaposiho sarkóm

Pneumocystická pneumónia

Typické symptómy akútnej infekcie HIV

7

SYNTETICKÉ NUKLEOZIDY – AZT – Mechanizmus účinku

• Biochemický mechanizmus účinku AZT je založený na jeho štrukturálnej analógii s tymidínom a jeho

inkorporovaní do vírusovej DNA pri prepise informácie z RNA pomocou reverznej transkriptázy (RT).

• Najprv dochádza k fosforylácii AZT kinázami za vzniku AZT trifosfátu, ktorý je následne pomocou RT

inkorporovaný do vírusovej DNA. Azidotymidín však z dôvodu neprítomnosti C-3’-hydroxylovej skupiny

(obsahuje namiesto nej azid/N3) efektívne terminuje biosyntetizovaný polynukleotid vírusovej DNA.

• Konštrukcia nových vírusových častíc sa zastavuje a dochádza tak prerušeniu replikácie vírusu HIV.

SYNTETICKÉ NUKLEOZIDY – AZT – Koncept prípravy

8

SYNTÉZA AZIDOTYMIDÍNU (AZT) – Horwitz (1964)

9

SYNTETICKÉ NUKLEOZIDY – Antivirotiká3',4'-dideoxy-3'-tiacytidín (3-TC)

Lamivudine(Epivir®)

• Lamivudín (Zeffix®, Epivir®) je nukleozidový analóg cytidínu a inhibítor reverznej transkriptázy (nRTI).

• Používa sa hlavne na liečbu chronickej vírusovej hepatitídy B a v kombinácii s AZT aj na liečbu AIDS.

• Aktívne sú jeho C-5’-fosforylované metabolity, ktoré sú RT následne inkorporované do vírusovej DNA.

• Podobne ako AZT, aj 3-TC z dôvodu neprítomnosti C-3’-OH efektívne terminuje replikáciu vírusu HIV.

• Nevýhodou dlhodobého užívania lamivudínu je vznik rezistentných kmeňov ako hepatitídy, tak HIV.

10

RACEMICKÁ SYNTÉZA LAMIVUDÍNU

OO

OH

PhCOCl

OO

OCOPh

AcOH

(±)-Izopropylidénglycerol

(neizolovaný)

H2OHO

OH

OCOPh

(neizolovaný)

NaIO4

ditiándiolPhOCO

O

O

S

PhOCO AcCl

(neizolovaný)

pyridín

OH

O

S

PhOCO

(neizolovaný)

TiCl4

OAc

TMS-CO

SPhOCO

N

NO

NHAc

racemická zmesdiastereomérov

kryštalizácia1. chromatografia

O

SHO

N

NO

NH2

(±)-Lamivudín

2. MeONa/MeOH

11

SYNTETICKÉ NUKLEOZIDY – Antivirotiká3',4'-dideoxy-5-fluór-3'-tiacytidín (FTC)

Emtriva(Coviracil)

• Emtricitabine (Emtriva®) je nukleozidový analóg cytidínu a inhibítor reverznej transkriptázy (nRTI).

• FTC je štrukturálne veľmi podobný 3-TC a používa sa na liečbu AIDS u detí a dospelých, nie však

na liečbu vírusovej hepatitídy B. Výhodou FTC v porovnaní s 3-TC je jeho relatívne nízka toxicita.

12

RACEMICKÁ SYNTÉZA EMTRICITABÍNU

13

(FTC)

SYNTETICKÉ NUKLEOZIDY – AntivirotikáAcykloguanozín

• Acykloguanozín (Acyclovir®, Zovirax®) je syntetický analóg guanozínu a inhibítor DNA polymerázy.

• Vykazuje antivirálne účinky voči vírusom herpesu (HSV-1,2) a varicella zoster (VZV) spôsobujúceho

ovčie kiahne a pásový opar. Dlhodobé užívanie acykloguanozínu neindukuje významnú rezistenciu.

Acyclovir(Zovirax®)

14

SYNTÉZA ACYKLOGUANOZÍNU

Chlórbenzén

230°C (55/45)

15

-detto-

(K. Izakawa et al.: Pure & Appl. Chem. 1998, 70, 313)

SYNTÉZA ACYKLOGUANOZÍNU – Optimalizácia

neat, Dp

100°C, 24 h

cat. p-TsOH

Ac2O(solvent)

16(K. Izakawa et al.: Pure & Appl. Chem. 1998, 70, 313)

SYNTETICKÉ NUKLEOZIDY – Antineoplastiká5-Azacytidín

• Azacitidine (Vidaza®) je syntetický analóg cytidínu a účinný inhibítor DNA metyltransferázy (DNMT).

• Objavený bol v roku 1974 českým chemikom A. Čihákom z ÚOCHB Československej akadémie vied.

• Používa sa na liečbu myelodysplastického syndrómu (MDS) - súboru hematologických porúch.

• Pacienti s MDS trpia ťažkou anémiou, pričom zhruba 1/3 ochorie aj na akútnu myeloidnú leukémiu.

• Liečba pozostáva z krvných transfúzií, transplantácie kostnej drene a chemoterapie azacitidínom.

17

Azacitidine(Vidaza®)

SYNTETICKÉ NUKLEOZIDY – Antineoplastiká5-Azacytidín – Mechanizmus účinku

• Azacitidine (Z) je transformovaný na 2´-deoxy-5´-trifosfát a inkorporovaný namiesto cytidínu do DNA.

• Následne dochádza ku kovalentnej väzbe 5-azacytidínu s DNMT, v dôsledku čoho sú dezaktivované.

• Výsledkom je zvýšená demetylácia DNA a dochádza k reaktivácii vypnutých (supresorových) génov.18

methylated CpG

unmethylated CpG

(G. Egger et al.:

Nature 2004,

429, 457)

SYNTETICKÉ NUKLEOZIDY – Antineoplastiká5-Azacytidín – Mechanizmus účinku

19

SYNTETICKÉ NUKLEOZIDY – Antineoplastiká5-Azacytidín – Syntéza

• Reakciou peracetylovaného anomérneho acetátu ribózy s persilylovaným triazínom za

katalýzy trimetylsilyl trifluórmetánsulfonátom (TMSOTf) sa pripravil ochránený N-glykozid,

ktorý po kyslej hydrolýze silyléteru a bázickej hydrolýze esteru poskytol finálny 5-azacytidín.

20