Synthese und biologische Evaluierung von fluorezenzmarkierten Duocarmycin-Analoga
Synthesis and biological evaluation of fluorescence labeled Duocarmycin analogues
by Frank Behrendt
Date of Examination:2011-11-25
Date of issue:2012-02-16
Advisor:Prof. Dr. Dr. h.c. Lutz Tietze
Referee:Prof. Dr. Hartmut Laatsch
Referee:Prof. Dr. Ulf Diederichsen
Referee:Prof. Dr. Claudia Steinem
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Format:PDF
Description:Dissertation
Abstract
English
The chemotherapy of malign tumours is severely restricted due to severe side effects of the available anticancer agents. A novel approach to overcome these limitations is the Antibody Directed Enzyme Prodrug Therapy (ADEPT), which makes use of little toxic prodrugs and a conjugate of a monoclonal antibody and an enzyme, which cleaves the prodrug to give a highly cytotoxic compound. The antibody allows a selective targeting of the conjugate to the tumour cells. Within the last years we have developed several glycosidic prodrugs based on the cytotoxic antibiotic (+) Duocarmycin SA and CC-1065 for the use in ADEPT. These compounds show excellent properties according to their therapeutic window and the cytotoxicity of the corresponding drugs, which are formed through the enzymatic cleavage of the glycosidic bonds with IC50-values of 10 pM and 750 pM, respectively. The mode of action of these compounds is a non-covalent interaction within the minor groove of double stranded DNA which is followed by a slower fixation of the compounds through a base selective alkylation. The interaction causes an over-stabilisation of the two DNA strands inducing apoptosis. For the investigation of the fate of the molecules we have introduced fluorescent labels to allow an in vitro investigation using confocal laser scanning microscopy and in vivo investigation using an Explore Optics instrument. Here we describe the synthesis as well as the photophysical and biological investigation of a family of novel duocarmycin analogues with coumarins and cyanine dyes as fluorescent labels with the intent to use them as DNA binding moieties.
Keywords: ADEPT; tumor therapy; prodrug; CC-1065; duocarmycin; DNA; fluorescence; Live Cell Imaging; Cellular Uptake; mechanism of action
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Die Chemotherapie maligner Tumoren ist auf Grund der starken Nebenwirkungen der zur Verfügung stehenden Chemotherapeutika noch immer stark eingeschränkt.. Ein neuer Ansatz zur Umgehung dieser Einschränkungen ist die Antibody Directed Enzyme Prodrug Therapy (ADEPT). Hierbei werden kleine toxische Prodrugs und ein Konjugat, bestehend aus einem monoklonalen Antikörper und einem Enzym, das das Prodrug in eine cytotoxische Verbindung umwandelt, verwendet. Der Antikörper erlaubt hierbei eine selektive Adressierung des Konjugats an die Tumorzellen. In den letzten Jahren haben wir mehrere glycosidische Prodrugs auf der Basis der zytotoxischen Antibiotika (+)-Duocarmycin SA und CC-1065 für den Einsatz in ADEPT entwickelt. Diese Verbindungen zeigen hervorragende Eigenschaften in ihrer therapeutischen Breite und der Zytotoxizität der entsprechenden Drugs, die durch die enzymatische Spaltung der glykosidischen Bindung mit IC50-Werten von 10 pM und 750 pM gebildet werden. Die Wirkungsweise dieser Verbindungen lässt sich als eine nicht-kovalente Wechselwirkung mit der kleinen Furche doppelsträngiger DNA, gefolgt von einer langsamen Fixierung der Verbindungen durch eine Basen-selektive Alkylierung beschreiben. Diese Interaktion bewirkt eine Überstabilisierung der beiden DNA-Stränge und induziert anschließend die Apoptose. Zur weiteren Untersuchung des Wirkmechanismus dieser Prodrugs und Drugs haben wir verschiedenste fluoreszenzmarkierte Analoga dargestellt, die in vitro mit Hilfe der konfokalen Laser Scanning Mikroskopie (CLSM) und In vivo durch Optical Imaging untersucht werden konnten. Hier beschreiben wir sowohl die Synthese als auch die photophysikalischen und biologischen Untersuchungen einer Familie neuartiger Duocarmycin-Analoga mit Cumarinen und Cyaninfarbstoffe als Fluoreszenzmarker mit der Absicht, sie als DNA-bindende Einheiten zu verwenden.
Schlagwörter: ADEPT; Tumortherapie; Prodrug; CC-1065; Duocarmycine; DNA; Fluoreszenz; Live Cell Imaging; Zelluläre Aufnahme; Wirkmechanismus