Napetostno odvisni kalijevi kanali so beljakovine, ki se nahajajo v celičnih membranah. Med njih sodita kanala KV1.3 in KV10.1 (hEAG1), ki sta pomembno vpletena v nastanek rakavih obolenj. Visoko izražanje hEAG1 so odkrili v več kot 70 odstotkih rakavih celic pri ljudeh. Kanal KV1.3 spodbuja proliferacijo rakavih celic in zaviranje kanala v mitohondrijih lahko selektivno povzroči apoptozo rakavih celic. V sklopu doktorske disertacije smo razvili nove benzamidne tiofenske zaviralce KV1.3. Ker krio-elektronska (krio-EM) struktura kanala v času načrtovanja še ni bila znana, smo nove zaviralce načrtovali na podlagi strukture znanega benzamidnega zaviralca. Z izvedbo virtualnega rešetanja na osnovi liganda smo prišli do dveh novih benzamidnih spojin zadetkov. Novi strukturni tip tiofenskih zaviralcev smo razvili s kemijsko optimizacijo spojin zadetkov in pripravo zelo obsežnega števila novih analogov, ki smo jih tudi patentno zaščitili. Med njimi je bila najbolj selektivna spojina tetrahidropiranskega tipa, ki je imela jakost zaviranja KV1.3 v nanomolarnem območju. Spojine cikloheksanskega tipa z dvema kiralnima centroma in s hidroksilnimi ali karbamatnimi skupinami so izkazovale najmočnejšo jakost zaviranja KV1.3 v nizkem nanomolarnem območju na T-celicah in vplivale na njihovo aktivacijo, znotrajcelični nivo Ca2+ in tvorbo kolonij. Za kanal KV1.3 so ugotovili, da sodeluje pri procesu proliferacije zdravih in rakavih celic. Novi tiofenski zaviralci so zavirali rast rakavih celic Panc-1 ali pa so bili za njih citotoksični. Določene spojine so imele citotoksičen učinek tudi na celicah Colo357. Ena spojina je izkazovala tudi specifično protirakavo delovanje brez citotoksičnih učinkov na nerakavi humani celični liniji hTERT-RPE1. Kanal KV1.3 se poleg v celičnih membranah nahaja tudi v notranji mitohondrijski membrani (mitoKV1.3). Ker je za selektivno sprožitev apoptoze rakavih celic ključen korak, da se spojine v velikem številu dostavljajo v notranjost mitohondrijev, smo razvili nove benzamidne zaviralce mitoKV1.3. Slednje smo pripravili z vezavo trifenilfosfonijeve+ (TPP+) skupine na benzamidne zaviralce KV1.3 z dvema kiralnima centroma. Mitohondrijski zaviralci so izrazito zmanjšali število živih rakavih celic Colo357 v 2D in 3D celičnih modelih. Dve najboljši spojini sta sprožili apoptozo celic Colo357 že pri koncentraciji 5 μM in sta pomembno zmanjšali število živih celic mišjega melanoma B16F10, ki izraža mitoKV1.3. Po drugi strani sta imeli spojini bistveno manjši učinek na celicah mišjega melanoma B16F10, ki niso izražale mitoKV1.3. II Tudi kanal hEAG1 podobno kot KV1.3 vpliva na proliferacijo rakavih celic. Ker se v zdravih tkivih nahaja zgolj v osrednjem živčnem sistemu, je primerna tarča za razvoj novih protirakavih učinkovin. V doktorskem delu smo s kemijsko optimizacijo znanih spojin pridobili nove difenilaminske zaviralce hEAG1, ki so izkazovali močnejšo jakost zaviranja hEAG1 kot znane spojine. Najboljša spojina je imela izboljšano razmerje med vrednostima IC50 za hEAG1 in hERG kot znani spojini istega strukturnega tipa. Obe spojini sta zavirali rast celic raka dojke MCF-7, ki izraža kanale hEAG1 v visokem številu in tudi rast celic Panc-1, ki v povečanem številu izražajo hERG. V okviru doktorskega dela smo razvili nove strukturne tipe zaviralcev napetostno odvisnih ionskih kanalov KV1.3 in KV10.1, ki predstavljajo pomemben prispevek k razvoju novih protirakavih in imunosupresivnih učinkovin. Novi zaviralci KV1.3 in KV10.1 imajo nov mehanizem delovanja, saj zdravil s takim mehanizmom delovanja še ni na tržišču. Doktorsko delo predstavlja izviren prispevek na področju raziskav vključenosti ionskih kanalov v rakave procese.
|