داروهای هیبریدی که از تلفیق دو فارماکوفور دارویی در یک مولکول واحد تشکیل شده اند اساساً برای برهم کنش با چندین هدف و یا تقویت اثر دارو از طریق اثر بر سایر اهداف زیستی به عنوان یک مولکول واحد یا یا خنثی کردن عوارض جانبی مربوط به جزء دیگر این داروهای هیبریدی طراحی و ساخته می شوند. در این پست به بررسی راهبردهای طراحی مورد استفاده برای سنتز عوامل ضدسرطان از طریق تکنیک های هیبریدیزاسیون مولکولی پرداخته شده است. در طول سالها، محققان از این تکنیک برای کشف برخی از ساختارهای شیمیایی نویدبخش با پروفایل های ضدسرطان قابل توجه استفاده کرده اند. هیبریدیزاسیون مولکولی به عنوان ابزاری برای هدف گذاری پروتوئین توبولین استفاده شده است. بازدارنده های میکروتوبول  مثل تاکسول، کولشی سین، چالکون ها، کامبرتاستاتین، فنستاتین، و وینکا آلکالوئیدها به عنوان یکی از اجزای این هیبریدها مورد استفاده قرار گرفته و در اکثر موارد نتایج نویدبخشی از فعالیت ضدسرطانی در سطح نانومولار  بدست آمده است. اتصال به استروئیدها به عنوان حامل های بیولوژیکی برای داروهای ضدسرطان و استفاده از پیرولو  [۲,۱-c] [1,4] بنزودیازپین (PBDها)  در طراحی داروهای مبتنی بر ساختار هیبرید  نیز به عنوان یکی از راهبردهای بالقوه مورد استفاده قرار گرفته اند؛ PBDها  خانواده ای از آنتی بیوتیک های ضدتومور گرفته شده از گونه استرپتومایس هستند. هیبریدهای مبتنی بر هتروآریل های مختلف به ویژه ایزاتین و کومارین ها نیز طراحی شده و برطبق گزارشات دارای پتانسیل ضدتوموری قابل توجه هستند. در اینجا به معرفی مثالی از این دست می پردازیم.

هیبریدهای مبتنی بر بازدارنده های توبولین

میکروتوبول ها نقش مهمی در فرایند میتوز دارند. در طی این فرایند ، کروموزوم های تکثیریافته یک سلول، پیش از شکافت سلول به دو سلول خواهر، در دو مجموعه جداگانه و مشابه تقسیم می شوند. اهمیت میکروتوبول ها در میتوز و تقسیم سلولی موجب شده که آنها به هدف مهمی برای داروهای ضدسرطانی تبدیل شوند. به نظر می رسد که میکروتوبول ها یکی از اهداف مورد علاقۀ مولکول های سمی طبیعی و ظاهراً خودمحافظ هستند که توسط تعداد زیادی از گیاهان و حیوانات تولید می شوند، از جلبک ها گرفته تا حلزون های دریایی. عوامل مختلفی که به جایگاه های ویژه در زیرواحد بتا –توبولین متصل می شوند می توانند موجب ایجاد اختلال در فرایند پویایِ تجمع و تفرق میکروتوبول ها گردند. این عوامل با ایجاد اختلال در عملکرد میکروتوبول ها در بدن موجود زنده موجب ایست  سلول ها در میتوز شده و نهایتاً منجر به مرگ سلولی به دلیل آپوپتوز یا نکروز می گردند. تا کنون، سه دومین پیوندی[۱] شناسایی شده اند:

nchem.427-f1

a) جایگاه کولشی سین  در نزدیکی سطح مشترک آلفا/بتا – کولشی سین به جایگاهی در نزدیکی سطح مشترک درون دیمری  متصل شده و اتصال های جانبی درون میکروتوبول را تغییر داده و مانع از پلیمریزاسیون میکروتوبول می شود. عواملی که در جایگاه پیوند کولشی سین از توبولین قرار گرفته و مانع از تکثیر سلول های سرطانی می شوند عبارتند از فنستاتین (۱)، کامبرتاستاتین A4 (2)، کولشی سین (۳)، استگاناسین (۴)، پودوفیلوتوکسین (۵) و برخی دیگر از آنالوگ های این ترکیبات .

b) ناحیه پیوند آلکالوئیدهای وینکا[۲]. آلکالوئیدهای وینکا از طریق ایجاد پیوند عرضی در سطح مشترک بین دیمری مانع از تجمع میکروتوبول ها شده و موجب تغییرشکل فیبرهای protofillament  و القای توبولین برای تشکیل پلیمرهای مارپیچ می شود.

 C) بسته پیوندی تاکسان (Taxane) – مکانیزم اثر تاکسان ها کاملاً با دو مکانیزم دیگر متفاوت است چراکه موجب ترغیب تجمع میکروتوبول ها و در نتیجه ایجاد پلیمرهای بسیار پایدار می شود. تاکسان ها در حلقه M بر روی زیرواحد بقا پیوند ایجاد کرده موجب تثبیت پیوندهای جانبی میان فیبرهای protofillament می شوند.

موفقیتِ بازدارنده های توبولین به صورت یک داروی واحد موجب ترغیب محققان به طراحی ساختارهای هیبریدی متشکل از این عوامل شده است. مروری بر پیشینه تحقیقاتی نشان می دهد که از میان بازدارنده های توبولین، کولشی سین، چالکون ها، کامبرتاستاتین ها، آلکالوئیدهای وینکا و هیبریدهای مبتنی بر پاکلی تاکسل طراحی شده و اکثر هیبریدها دارای پتانسیل ضدسرطان بالایی بوده اند.

 الف) هیبریدهای مبتنی بر چالکون

چالکون ها (شکل ۱) یک سری پروپانون های بی آریل هستند که دارای خاصیت سمی نیرومندی علیه لاین های سلول های سرطانی بوده و در محل پیوند کولشی سین با توبولین برهم کنش نشان می دهند. قدرتمندترین عوامل آنهایی هستند که دارای یک واحد تری متوکسی بر روی یکی از حلقه های آریل و یک حلقه ۳-هیدروکسی-۴-متوکسی به عنوان حلقه دیگر آریل هستند. در طی دهۀ اخیر، از طریق جایگزینی جزء انون با یک حلقه هتروسیکلیک به منظور دستیابی به آنالوگ های قدرتمند،  چندین آنالوگ و مشتق چالکون طراحی شده اند.

132

شکل ۱ – ساختار اکثر چالکون های قدرتمند

  1. چالکون های هیبرید آلفا-بروموآکریلول آمید. واکنش پذیریِ جزء آلفا-بروموآکریلویل ( که در آلکالوئیدهای سیتوتوکسیکِ دیسکورهابدین A، دیسکورهابدین G، و دیستامایسین وجود دارد) براساس حملۀ هسته دوستی نوع مایکل مرحله اول و سپس واکنشِ آلفا-استخلافیِ برومو وینیل با کربونیل انجام می شود که منجر به یک استخلاف هسته دوستی دیگر می گردد. تحقیقات پیشین نشان می دهند که سیستم آلفا، بتا-کتون اشباع نشدۀ چالکون ها به عنوان یک گیرنده مایکل عمل کرده و آلکیلاسیون در جایگاه بتا از سیستم انون توسط هسته دوست های بیولوژیکی احتمالاً یکی از مکانیزم های فعالیت ضدتکثیری آنهاست که منجر به طراحی دو نوع جدید و غیرمعمول از چالکون های هیبرید آلفا-بروموآکریلویل آمید شده که حاوی یک جفت گیرنده مایکل بوده (شکل ۲) و دارای قابلیت به دام اندازی سلولی هسته دوستی هستند. این هیبریدها از نظر فعالیت ضدتکثیری با استفاده از ۵ لاین سلول سرطانی ارزیابی شدند. پی برده شد که ترکیبات ۲-۴  با محدوده مقدار IC۵۰ به ترتیب برابر با ۲۴-۰.۷۵ µM،  ۰.۲۵-۰.۷۳ µM و ۰.۵۱ -۰.۸۴ µM فعال ترین ترکیبات (قدرت بیشتری از آمینو چالکون ها) علیه رشد سلول های لوسمی موشی (L1210)، کارسینومای پستان موشی (FM3A)، تی – لنفوبلاستوئید انسانی (Molt/4 and CEM) و کارسینومای گردن رحم انسانی ( HeLa) بودند. فلوسیتومتری با سلول های K562 نشان داد که اکثر ترکیبات فعال منجر به ورود بخش زیادی از سلول ها به فازهای آپوپتوز G0-G1 می شوند. به علاوه، ترکیب ۲ از طریق مسیر میتوکندریایی و فعال کردن کاسپاز-۳ موجب القای آپوپتوز می شد.

sggdhgj

شکل ۲ – هیبریدهای چالکون – آلفا-بروموآکریلویل آمید

۲. یبریدهای چالکون–ایمیدازولون . ویژگی های دارویی ایمیدازولون ها کاملاً شناخته شده اند. فعالیت القاکننده آپوپتوز و بازدارندگی لیگاز Hdm 2 E3 در این دارو منجر به طراحی ایمیدازولوزن های اتصالی به چالکون شده است (شکل ۳). این مولکول ها از نظر فعالیت ضد سرطانی نسبت به یک مجموعه از ۵۳ لاین سلولی تومور انسانی که از نه نوع مختلف سرطان گرفته شده بودند آزمایش و ارزیابی شدند. این سرطان ها عبارت بودند از : خون، ریه، کولون، CNS، پوست، تخمدان، کلیه، پروستات و سینه. ترکیب های ۵ و ۶ فعالیت ضد سرطانی خوبی از خود نشان داده و مقدار IC۵۰ آنها در محدوده ۱.۲۶ تا ۹ µM بود. با استفاده از ترکیبات ۵ و ۶ ، توقف چرخه سلولی در مرحله G2/M رخ می داد.

imidazole

شکل ۳ – هیبریدهای چالکون – ایمیدازولون

[۱] Binding domain

[۲] Vinca Alkaloids