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TRABECTEDINE (YONDELIS©)
DE LA MER A LA PHARMACIE
OMeNH
HO
MeO
NN
OO
MeAcO
Me
Me
OMe
HOS
H
H
OH
H
NHMeO
H
O
O
Ecteinascidine 743Trabectedine
Contact: Pr. Pierre van de Weghe, UMR 6226 Sciences Chimiques de RennesEquipe Produits Naturels, Synthèses, Chimie Médicinale (bât 5, rdc)[email protected]://blogperso.univ-rennes1.fr/pierre.van-de-weghe/index.php/tél : 02 23 23 38 03
2009
Trabectedine : de la mer à la pharmacie
Généralités : vers le médicament… NN
OO
MeAcO
Me
MeOMe
HOS
H
H
OH
H
NH
HO
MeO
H
O
O
1
Trabectedine : de la mer à la pharmacie
Généralités : vers le médicament… NN
OO
MeAcO
Me
MeOMe
HOS
H
H
OH
H
NH
HO
MeO
H
O
O
2
Trabectedine : de la mer à la pharmacie
Généralités : vers le médicament… NN
OO
MeAcO
Me
MeOMe
HOS
H
H
OH
H
NH
HO
MeO
H
O
O
3
Trabectedine : de la mer à la pharmacie
Généralités : vers le médicament… NN
OO
MeAcO
Me
MeOMe
HOS
H
H
OH
H
NH
HO
MeO
H
O
O
4
Trabectedine : de la mer à la pharmacie
L’environnement marin : une source de nouvelles molécules bioactives
� ~ 20 000 nouvelles molécules décrites en 20 ans
� 15% sont bioactives et 30 sont en développement
� 5 sont des médicaments commercialisés
5
Trabectedine : de la mer à la pharmacie
L’environnement marin : une source de nouvelles molécules bioactives
5 médicaments «marins» commercialisés avant la mise sur le marché de latrabectedine
O
HO OH
NHO NO
NH2
cytarabine ou arabinosylcytosineantitumoral cytostatique
O
HO OH
NHO
spongoadenoside ou arabinosyladenineantiviral (Herpès)
NH
N N
NH2
Cryptotethia crypta
NH
CO2H
CO2H
acide kaïniqueanthelmintique
(ascaricide)
N
S
CO2H
OAc
HN
O
O
H2N
HO2C
céphalosporine Cantibiotique
Conus magus
ziconotide
Digenea simplex(algue rouge)
Cryptotethia crypta
Cephalosporiumacremonium
Trabectedine : de la mer à la pharmacie
Généralités : isolement, caractérisation et évaluation de la bioactivité
6
Trabectedine : de la mer à la pharmacie
Généralités : qualités requises pour un candidat médicament issu du milieu naturel
� une activité biologique� un mécanisme d’action original� un brevet solide
Les contraintes:
NN
OO
MeAcO
Me
MeOMe
HOS
H
H
OH
H
NH
HO
MeO
H
O
O
7
� temps de développement trop longs par rapport à la durée devie des brevets� le sourcing est le problème majeur:
- synthèse organique (hémisynthèse ou totale +analogues)- la fermentation
Les contraintes:
Trabectedine : de la mer à la pharmacie
L’ecteinascidine 743 : isolement et caractérisation
- années 1950 - 1960: National Cancer Institute (E-U) lance un programme descreening sur les composés marins.- en 1969, une activité anti-cancéreuse est trouvée à partir d’un extrait du tunicierEcteinascidia turbinata.- en 1990, sont isolées et caractérisées les molécules actives dont la plus efficaceest l’ecteinascidine 743.
8
NN
OO
MeAcO
Me
Me
OMe
HOS
H
H
OH
H
NH
HO
MeO
H
O
O
Ecteinascidine 743Trabectedine
Vue par analyse aux rayons-X
Trabectedine : de la mer à la pharmacie
L’ecteinascidine 743 : isolement et caractérisation
une famille très vaste …en 2002, on dénombrait quelque 55 produits de cette famille.
NMe
AcO
Me
Me
OMe
HOS H
H
NH
HO
MeOO
O
NMe
O
Me
Me
OMe
HOH
HN
MeO
Me
Me
OMe
HOH
OH
9
NN
OO
Me
HOHH
Ecteinascidine 743Trabectedine
NN Me
HO
MeO
NH
ONH2
Me
Safracine A
NN Me
HO
MeO
O
OMe
MeO
Cribrosatine IV
NN
Me
CO2HH
MeO O
Quinocarcine
NNH
H
O
Lémonomycine
OMe
MeOOH
O
OMe
Me
OH
NMe2
HOOH
Trabectedine : de la mer à la pharmacie
L’ecteinascidine 743 : isolement et caractérisation
Isolement à partir du tunicier “Ecteinascidia turbinata “1 tonne est nécessaire pour isoler 1 g de trabectidine !
PROBLEME DE DISPONIBILITE:
10
PROBLEME DE DISPONIBILITE:APPEL A LA SYNTHESE ORGANIQUE
NN
OO
MeAcO
Me
MeOMe
HOS
H
H
OH
H
NH
HO
MeO
H
O
O 3 noyaux tétrahydroisoquinoléïnes7 centres de chiralité
Trabectedine : de la mer à la pharmacie
L’ecteinascidine 743 : caractérisation NN
OO
MeAcO
Me
MeOMe
HOS
H
H
OH
H
NH
HO
MeO
H
O
O
1H NMR (CDCl3)
11
Trabectedine : de la mer à la pharmacie
NN
OO
MeAcO
Me
MeOMe
HOS
H
H
OH
H
NH
HO
MeO
H
O
O
L’ecteinascidine 743 : caractérisation
12
structure rayons-X
Trabectedine : de la mer à la pharmacie
L’ecteinascidine 743 : vers la synthèse totalePremières hypothèses (biosynthèse)
NN
OO
MeAcO
Me
Me
OMe
HOS
H
H
OH
H
NH
HO
MeO
H
O
O
NN
OH
HO
O
H
HOOH
HO
HO
NH
OH SH
O
HNNH
OHO
OHOTyrosine
13
O OHH OOHOH
O
Preuve du passage par la dicétopiperazine?utilisation de tyrosine radiomarquée
HONH2
OMe
O
14C-tyrosine
HOHN
NH
O
O
OH
14C-dicétopiperazine
cellules deE. turbinata
incubation
14C-Ecteinascidine 743
Trabectedine : de la mer à la pharmacie
L’ecteinascidine 743 : vers la synthèse totaleBiosynthèse postulée
HO
CO2H
NH2 HOHN
NH
O
O
OH
H
H
HOHN
NH
OH
OH
OH
H
H
dimérisation réduction
annélationde Mannich
H
OH
condensationde Pictet-Spengler
H
OH
oxydation
NN
OO
MeAcO
Me
MeOMe
HOS
H
H
OH
H
NH
HO
MeO
H
O
O
14
de Mannich
HOHN
NH
OHH
de Pictet-Spengler
R H
OHO
NNH
OHH
R
oxydation
ON
NH
OH
H
OH
HROH NH
SH
HON
NH
OH
H
OH
HROH
S
NH
H
Ecteinascidine 743
Trabectedine : de la mer à la pharmacie
L’ecteinascidine 743 : vers la synthèse totale
la réaction de Mannich dans la synthèse totale de l’Et-743:
pour mémoire
H
O
H+ RNH2 +
R
OR
H
NHR
H
-H2O +
R
OHR
R
O
RNHR
NN
OO
MeAcO
Me
MeOMe
HOS
H
H
OH
H
NH
HO
MeO
H
O
O
15
HOHN
NH
OH
OH
OH
H
H
HOHN
NH
OH
H
HHO
HNN
OH
OH
H
HH
OH
Trabectedine : de la mer à la pharmacie
L’ecteinascidine 743 : vers la synthèse totale
la réaction de Pictet-Spengler : réaction clé de la préparation du squelettetétrahydroisoquinoleïne:
R1
R2
R3
4
NH2
R5CHO, H
R1
R2
R3
4
NH
5
NN
OO
MeAcO
Me
MeOMe
HOS
H
H
OH
H
NH
HO
MeO
H
O
O
16
R4 R4 R5
RO
NH2
R'CHO-H2O RO
N
R'
+ H RO
N
R'
RO
NH
R'H
H
RO
NH
R'
- H
Trabectedine : de la mer à la pharmacie
L’ecteinascidine 743 : première synthèse totale1996 E.J. Corey
analyse rétrosynthétique:
MeAcO
Me
OMe
HOS H
H
NH
HO
MeOO
OMe
AcOMe
OMe
HOS H
H
O
O
O
MeO
Me
OMe
HOS
HH
O
O
O
HO
MeONH2
NN
OO
MeAcO
Me
MeOMe
HOS
H
H
OH
H
NH
HO
MeO
H
O
O
17
NN
OO
MeMe
HOH
H
H
NN
OO
MeMe
HCN
H
H
NN
OO
MeMe
HCN
H
H
NN
OO
MeOH
Me
Me
OMe
HO
H
H
CN
H
HO
NN
OO
MeOH
R
OH
OMe
HO
HCN
H
HO
NHN
OO
MeOH
R
OH
OMe
HO
HCN
H
HO
O
Trabectedine : de la mer à la pharmacie
L’ecteinascidine 743 : première synthèse totale1996 E.J. Corey
analyse rétrosynthétique:
NHN
OO
MeOH
R
OH
OMe
HO
HCN
HO
NHO
O
MeOH
HO
O
H
OSiR3
OMeR3SiO
HN
CO2H
R
NN
OO
MeAcO
Me
MeOMe
HOS
H
H
OH
H
NH
HO
MeO
H
O
O
18
OH
CNHO
O H CO2H
NPGO
O
MeOPG O
OO
H
H
H
Pictet-Spengler intramoléculaireAu final, 35 étapes pour laséquence linéaire la plus longue etun rendement de 0,72% !
Trabectedine : de la mer à la pharmacie
Trabectedine : de la mer à la pharmacie
Trabectedine : de la mer à la pharmacie
Trabectedine : de la mer à la pharmacie
L’ecteinascidine 743 : vers la synthèse totale
Trois synthèses totales et une hémisynthèse :
� 1996, E.J. Corey
� 2000, Pharmamar
OO
OH
Et-74335 étapes
0.72%
OMe
N MeH
Et-74321 étapes
1%
HO MeOMe
NN
OO
MeAcO
Me
MeOMe
HOS
H
H
OH
H
NH
HO
MeO
H
O
O
19
� 2002, T. Fukuyama
� 2005, J. Zhu
OH
Et-74350 étapes
0.72%
HO Me
OH
Et-74331 étapes
1.7%
HO Me
OMeO
N
CNNH
ONH2
Me
1%
cyanosafracine B
disponible au kg par fermentation des bactéries Pseudomonas fluorescens
Trabectedine : de la mer à la pharmacie
L’ecteinascidine 743 : activité biologiqueUn agent d’alkylation de l’ADN
NN
OO
MeAcO
Me
MeOMe
HOS
H
H
OH
H
NH
HO
MeO
H
O
O
lignée cellulaire
IC50 (nM)
leucémieP388
leucémieL1210
poumonA-549
colonHT29
mélanomeMEL28
0.34 0.66 0.26 0.46 0.50
1- activités in vitro
2- activités in vitro sur lignées cellulaires humaines de sarcomes des tissus mousla trabectedine est très supérieure à d’autres anti-cancéreux
20
la trabectedine est très supérieure à d’autres anti-cancéreux
N
N
N
N NH2
NH2
NMe
Glutamate
Ométhotrexate
(methotrexate Bellon)
O
OOMe
OH
OH
OH
O OH
O
OMe
NH2OH
doxorubicine(Adriamycine)
intercalent ADNantibiotique anti-tumoralsein, poumon, vessie,
ovaire, estomac
antimétaboliqueleucémie et certaines maladies
auto-immunes
O
OHO
HO O O
O
OO
O
OHO
ONHO
paclitaxel(Taxol)
poison du fuseau mitotiquesein, ovaire, sarcome de Kaposi
O
OO
Me
HOH
HO
H
O
OO
OO OMe
OH
OMe
etoposide(Celltop, Vepeside)
inhibiteur de la topoisomérase IIpoumon, testicule, lymphome, leucémie
Trabectedine : de la mer à la pharmacie
L’ecteinascidine 743 : activité biologiqueUn agent d’alkylation de l’ADN
NN
OO
MeAcO
Me
MeOMe
HOS
H
H
OH
H
NH
HO
MeO
H
O
O
le mécanisme d’action (mécanisme valable pour les autres composés appartenant àcette famille)� 1996 et 1998 : formation d’une liaison covalente entre l’ET-743 et le petit sillonde l’ADN.� 1999-2000 : proposition de mécanisme (conforté depuis)
21
petit sillon
grand sillon
grand sillon
NN
OO
MeAcO
Me
Me
OMe
HOS
H
H
OH
H
NH
HO
MeO
H
O
O
A
B
C
Structure complexe Et-743/ADN(détermination RMN)
Trabectedine : de la mer à la pharmacie
L’ecteinascidine 743 : activité biologiqueUn agent d’alkylation de l’ADN
NN
OO
MeAcO
Me
MeOMe
HOS
H
H
OH
H
NH
HO
MeO
H
O
O
le mécanisme :
NN
OO
MeAcO
Me
Me
OMe
HOS
H
H
OH
H
NH
HO
MeO
H
O
OADN
NN
OO
MeAcO
Me
Me
OMe
HOS
HO
H
H
O
NO
O
MeAcO
Me
Me
OMe
HOS
H
H
O
H
B
NH
B
OH
22
O OHH O HOH O H
HN
N
N
N
O
H2N
NO
O
MeAcO
Me
Me
OMe
HOS
H
H
O
NH
B
OHN
HN
N
N
N
O
NO
O
MeAcO
Me
Me
OMe
HOS
H
H
O
NH
B
HN
HN
N
N
N
O
HH
-H2O
alkylation réversible
Trabectedine : de la mer à la pharmacie
L’ecteinascidine 743 : activité biologiqueUn agent d’alkylation de l’ADN
NN
OO
MeAcO
Me
MeOMe
HOS
H
H
OH
H
NH
HO
MeO
H
O
O
particularité de Et-743 : les liaisons hydrogène
Me
OMe
HO
NH
HO
MeOO
LH
LH
LH
HN
N
N
NH2N
Me
OMe
HO
NH
HO
MeOO
LH
LH
LH
23
NN
OO
MeAcO
Me
S
OH
H
H
O
LH = liaison hydrogène
LH
LH
LH
H
O
NN
OO
MeAcO
Me
S
HN
H
H
OLH
LH
LH
H
HN
N
O
N
N
Trabectedine : de la mer à la pharmacie
L’ecteinascidine 743 : activité biologiqueUn agent d’alkylation de l’ADN
NN
OO
MeAcO
Me
MeOMe
HOS
H
H
OH
H
NH
HO
MeO
H
O
O
24
Trabectedine : de la mer à la pharmacie
L’ecteinascidine 743 : activité biologiqueSAR (relation structure-activité)
NN
OO
MeAcO
Me
MeOMe
HOS
H
H
OH
H
NH
HO
MeO
H
O
O
Importance de la préparation d’analogues
� simplification de la structure
� établissement de relation structure-activité
� optimisation de l’activité biologique
� limitation des effets secondaires
25
limitation des effets secondaires
Premiers analogues testés : intermédiaires clés de la synthèse totale de Corey
NN
OO
MeAcO
Me
Me
OMe
HOS
OH
H
NH
HO
MeO
H
O
O
trabectedine
NN
OO
MeAcO
Me
Me
OMe
HO
H
N
O
ONC
phthalascidinePt650
NN
OO
MeO
Me
Me
OMe
HO
H
R2
CN
R1
analogues
Première Relation Structure-Activité (E.J. Corey, 2000)
Trabectedine : de la mer à la pharmacie
L’ecteinascidine 743 : activité biologiqueSAR (relation structure-activité)
NN
OO
MeAcO
Me
MeOMe
HOS
H
H
OH
H
NH
HO
MeO
H
O
O
26
Trabectedine : de la mer à la pharmacie
L’ecteinascidine 743 : activité biologiqueSAR (relation structure-activité)
NN
OO
MeAcO
Me
MeOMe
HOS
H
H
OH
H
NH
HO
MeO
H
O
O
Pharmamar : d’autres analogues
OMe
MeON
N MeH
CN
OAcMe
NN Me
H
CNO
HOOMe
Me HOOMe
MeOAc
Me
NN Me
H
OHO
HOOMe
Me
27
O CNNH
ONH2
Mecyanosafracine B
CNNH
R1O
OO OH
NH
O
OO
CF3
Zalypsis
Zalypsis : actuellement en étude clinique pour le traitement clinique de
tumeurs solides (Phase 1, > 38 patients traités)
Trabectedine : de la mer à la pharmacie
L’ecteinascidine 743 : mise sur le marché NN
OO
MeAcO
Me
MeOMe
HOS
H
H
OH
H
NH
HO
MeO
H
O
O
28
O
OOMe
OH
OH
OH
O OH
O
OMe
NH2OH
doxorubicine
NP
OHN
OCl
Cl
ifosfamide
N
NH
ONH2
NN N
dacarbazine
Trabectedine : de la mer à la pharmacie
L’ecteinascidine 743 : mise sur le marché NN
OO
MeAcO
Me
MeOMe
HOS
H
H
OH
H
NH
HO
MeO
H
O
O
29
Inconvénient majeur : toxicité hépatique forte
Compromis entre bienfaits et
inconvénients à trouver.
Trabectedine : de la mer à la pharmacie
L’ecteinascidine 743 : mise sur le marché NN
OO
MeAcO
Me
MeOMe
HOS
H
H
OH
H
NH
HO
MeO
H
O
O
La Revue Prescrire , décembre
2008, tome 28, n°302, page 896.
Yondelis est indiqué pour le traitement de patients
atteints d'un sarcome avancé des tissus mous, type
de cancer qui se développe à partir des tissus mous
de soutien du corps. Il est utilisé lorsque le
30
de soutien du corps. Il est utilisé lorsque le
traitement aux anthracyclines et à l'ifosfamide
(autres anticancéreux) n'est plus efficace ou chez
les patients à qui ces médicaments ne peuvent être
administrés. En raison du faible nombre de patients
présentant un sarcome des tissus mous, la maladie
est considérée comme rare; Yondelis a donc été
désigné comme "médicament orphelin"
Trabectedine : de la mer à la pharmacie
L’ecteinascidine 743 : le futur NN
OO
MeAcO
Me
MeOMe
HOS
H
H
OH
H
NH
HO
MeO
H
O
O
� amélioration du sourcing (synthèse, production par fermentation?)
� meilleure connaissance du mécanisme d’action sur l’ADN
� extension des applications de la Trabectedine:
- Cancer des ovaires (phase II)
- Cancers du sein, de la prostate (phase II)
- Certains cancers infantiles (Phase II)
� développement du Zalypsis (Phase I, traitement de tumeurs solides)� développement du Zalypsis (Phase I, traitement de tumeurs solides)
� autres analogues de structures simplifiées
31
Trabectedine : de la mer à la pharmacie
Les produits marins comme médicaments? NN
OO
MeAcO
Me
MeOMe
HOS
H
H
OH
H
NH
HO
MeO
H
O
O
� La mer : formidable potentiel en
nombre, variété et puissance des
molécules.
� Temps de développement trop
32
� Temps de développement trop
long par rapport à la durée de vie
d’un brevet.
� Principal écueil : le sourcing
(solutions : la synthèse totale ou
hémisynthèse et la fermentation).
