Benzimidazol-Analoga als Modulatoren von ABC-Transportern

Abstract

Humane ABC-Transporter (ATP-Binding-Casette) wie P-Glykoprotein (P-gp), die Multidrug Resistance associated Proteine (MRPs) oder Breast Cancer Resistance Protein (BCRP) stellen für die Arzneimitteltherapie einen sehr bedeutenden Einflussfaktor dar. Besonders das Phänomen der Multidrug-Resistenz (MDR) während einer antitumoralen Therapie, das in vielen Fällen mit einer Überexpression der angesprochenen Transportproteine im Zusammenhang steht, kann den Grund eines Therapieversagens darstellen. Hinsichtlich einer effektiven und sicheren Arzneimitteltherapie ist daher das Verständnis über die Funktionsweise und die Beeinflussung dieser Transportproteine wichtig.<br /> In dieser Arbeit bestand die Aufgabe, Modulatoren dieser ABC-Transporter zu synthetisieren, funktionell zu charakterisieren und mittels in-silico Methoden zu optimieren. Strukturell sind alle hergestellten Verbindungen den Benzimidazol-Derivaten zuzuordnen. Es entstanden neben den überwiegend als Aktivatoren von P-gp wirkenden 9H-Imidazo[1,2-a]benzimidazolen und 2-Aryl-1H-benzimidazolen auch solche Verbindungen, die inhibierend gegenüber einem oder mehreren ABC-Transportern wirken. Hierzu sind die 2-Arylamino-1H-benzimidazole zu zählen, die einen Effekt an BCRP und teilweise an P-gp besitzen. Zum anderen konnten mit den 2,3-Dihydro-2-imino-1H-benzimidazolen verschiedene Subklassen erschlossen werden, die eine unterschiedliche Selektivität gegenüber den Efflux-Pumpen (P-gp, MRP1, MRP2, BCRP) aufweisen.<br /> Die unterschiedlichen Endprodukte konnten ausgehend von denselben Vorstufen dargestellt werden, wodurch sehr zeiteffizient gearbeitet werden konnte. Als wichtige Zwischenstufen wurden N1-substituierte 2-Aminobenzimidazole und o-Nitroaniline isoliert. Des Weiteren konnte eine neue Synthesestrategie zur Darstellung von einfach substituierten 1,3-Dihydro-2H-benzimidazol-2-onen und asymmetrisch 1,3-disubstitierten 1,3-Dihydro-2H-benzimidazol-2-onen entwickelt werden. Die zur Herstellung der unterschiedlichen Verbindungsklassen gewählten Methoden erwiesen sich als sehr robust.<br /> Ausgehend von dem bekannten P-gp-Aktivator QB11 wurde eine Reihe von 9H-Imidazo[1,2-a]benzimidazolen synthetisiert, von denen ein Teil bereits in deutlich geringeren Konzentrationen einen aktivierenden Effekt hervorruft. Die Struktur dieser Modulatoren konnte im Weiteren soweit modifiziert werden, dass die reine Aktivierung in eine Inhibition invertiert wurde. Mit der Substanzklasse der 2-Aryl-1H-benzimidazole konnten Verbindungen synthetisiert werden, die sich im Vergleich zu den anderen bekannten Aktivatoren durch eine reduzierte Größe auszeichnen. Wie bei den 9H-Imidazo[1,2-a]benzimidazolen wurden durch grundlegende strukturelle Modifikationen sowohl Aktivatoren als auch Inhibitoren synthetisiert. Ausgehend von diesen Ergebnissen kann das von Pajeva et al. erstellte Pharmakophormodell von P-gp-Aktivatoren der Hoechst 33342 Bindungsstelle weiter reduziert werden.<br /> In dieser Arbeit war für die Verbindungsklasse der 2,3-Dihydro-1H-benzimidazole der Fokus besonders auf die MRP1- und MRP2-Aktivität gerichtet. Es ist gelungen, die Aktivität der Verbindungen im Vergleich zu der Ausgangssubstanz zu verzehnfachen. Durch Modifikation des Grundgerüstes konnte das breite Wirkspektrum dahingehend verschoben werden, dass sowohl eine reine P-gp-Selektivität, als auch eine MRP1-Selektivität erzielt werden konnte. Hinsichtlich ihrer MRP2-Aktivität gehören die Verbindungen zu den derzeit aktivsten Inhibitoren. Mittels der durchgeführten CoMFA und CoMSIA wurden robuste, aussagekräftige Modelle erstellt, mit denen die Aktivität von noch unbekannten Verbindungen vorhergesagt werden konnte.<br /> Abgeleitet von den Tyrosinkinaseinhibitoren Imatinib und Nilotinib stellen die 2-Arylamino-1H-benzimidazole eine neue und äußerst interessante Leitstruktur von potenten P-gp- und BCRP-Inhibitoren dar, deren inhibierender Effekt im unteren mikromolaren Bereich liegt. Durch gezielte strukturelle Abwandlung kann eine BCRP-Selektivität erreicht werden. Auf Basis dieser Erkenntnisse ist es gelungen, entsprechende Pharmakophormodelle für P-gp und BCRP zu erstellen.