Funktionelle Untersuchung von Benzimidazolen und Acridonsäureamiden als Modulatoren des ABC-Transporters ABCB1

Abstract

Die humanen ABC-Transporter ABCB1 (P-Glykoprotein) und ABCG2 (Breast Cancer Resistance Protein) besitzen aufgrund ihrer ubiquitären Expression und ihrer Polyspezifität ein Vielzahl physiologischer Funktionen. Dabei beeinflussen sie insbesondere in Geweben mit einer Barrierefunktion die Absorption, Distribution, Metabolisierung und Elimination (ADME) einer Vielzahl von Arzneistoffen. Daneben sind beide Transporter an der Entwicklung der multiplen Zytostatikaresistenz (Multidrug Resistance, MDR) von Tumoren beteiligt. Die Inhibition oder Stimulation dieser ABC-Transporter stellt somit einen potentiellen Ansatz zur Aufhebung der MDR und zur gezielten Beeinflussung der Bioverfügbarkeit von Arzneistoffen dar. <br /> Ein Schwerpunkt dieser Arbeit ist die funktionelle Charakterisierung von Derivaten des QB11, eines Aktivators von ABCB1, mittels Durchflusszytometrie basierter Verfahren. Die betrachteten 9H-Imidazobenzimidazole und 2-Aryl-1H-benzimidazole sind wie die Ausgangsverbindung in der Lage, den ABCB1 vermittelten Transport der Substrate Rhodamin 123 und Daunorubicin zu stimulieren, während der Efflux anderer Substanzen inhibiert wird. Einige strukturelle Modifikationen führen jedoch zum vollständigen Verlust der aktivierenden Wirksamkeit. Basierend auf den erhaltenen Aktivitätsdaten wurde ein Pharmakophormodell erstellt, um die für die Aktivierung von ABCB1 essentiellen Strukturmerkmale zu identifizieren. <br /> Ein weiterer Aspekt dieser Arbeit ist die funktionelle Untersuchung von Acridonsäureamiden, die sich strukturell vom potenten ABCB1 und ABCG2 Inhibitor GF120918 (Elacridar) ableiten. Die inhibitorische Wirksamkeit der Verbindungen gegenüber ABCB1 ist dabei ebenfalls stark vom betrachteten Substrat abhängig (Rhodamin 123, Hoechst 33342). Eine Präferenz der Inhibitoren gegenüber einer der beiden Bindungsstellen konnte in einem enzymkinetischen Ansatz jedoch nicht festgestellt werden; sie greifen vermutlich an einer dritten Bindungsstelle des Proteins an. Im Gegensatz dazu ist die inhibitorische Wirkung gegenüber ABCG2 nicht vom betrachteten Substrat (Hoechst 33342, Pheophorbid A) abhängig. Für ausgewählte Derivate konnte aber eine kompetitive Interaktion mit Pheophorbid A nachgewiesen werden, welche darauf hindeutet, dass die Acridonsäureamide ebenfalls an dessen Bindungsstelle an ABCG2 binden. Eine Reihe von "kleinen" Acridonsäureamiden, die sich strukturell vom ABCG2 Inhibitor MBLI-87 ableiten, besitzt ebenfalls gute inhibitorische Aktivität gegenüber ABCG2. Diese Verbindungen wirken hingegen an ABCB1 aktivierend und stellen somit eine neuartige Klasse von Aktivatoren dieses ABC-Transporters dar. <br /> Die teils ausgeprägte Substratabhängigkeit der Wirkung von Modulatoren des ABCB1 besitzt eine enorme Relevanz für die Entwicklung neuer Arzneistoffe. So könnten zukünftig unter anderem Inhibitoren zur Überwindung der MDR entwickelt werden, die gezielt den Transport bestimmter Substrate hemmen. Im Falle anderer Arzneistoffe hingegen ist eine Interaktion mit ABC-Transportern meist nicht erwünscht, da sie zu schwerwiegenden Interaktionen mit weiteren Pharmaka führen kann. Um eine Interaktion z.B. mit ABCB1 sicher ausschließen zu können, ist daher in den frühen Entwicklungsphasen neuer Wirkstoffe eine Testung unter Verwendung unterschiedlicher Substrate sinnvoll.