Entwicklung eines Screeningsystems zur Identifizierung hochaktiver und selektiver Hemmstoffe der 17beta-Hydroxysteroid-Dehydrogenase Typ 1 (17betaHSD1)

Abstract

Im Rahmen der Entwicklung selektiver Inhibitoren der 17β-Hydroxysteroid-Dehydrogenase Typ 1, wurde ein komplexes Screeningsystem aufgebaut, welches sich zur Selektion vielversprechender Verbindungen sowie zur Ableitung von Struktur-Wirkungsbeziehungen eignet. Dadurch wurden zwei Leitstrukturen gefunden und hinsichtlich Selektivität und Pharmakokinetik optimiert. Die sequentielle Kombination der einzelnen Tests führte zur rationellen Identifizierung von Verbindungen, deren Eigenschaften einen Versuch zur Targetvalidierung erlauben. Deshalb wurden Aktivität und Selektivität ausgewählter Verbindungen am Rattenenzym evaluiert. Dazu wurden Leberpräparationen auf ihre altersabhängige Fähigkeit hin untersucht, E1 und E2 ineinander umzuwandeln. Es wurde eine signifikante Abnahme der E2-Produktion mit steigendem Alter festgestellt. Die Präparationen wurden zur Etablierung zweier Tests auf Inhibtion der Estrogenkonversion genutzt, durch welche Hemmstoffe der E2-Produktion identifiziert wurden. In einem Zellkulturversuch wurden selektierte Verbindungen auf ihre Fähigkeit zur Modulierung der estrogenabhängigen Proliferation hin untersucht. Die gefundene, selektive Inhibition der durch E1 stimulierten Proliferation bei gleichzeitig unbeeinflusstem, E2-induzierten Wachstum untermauert den Ansatz der 17βHSD1-Inhibiton zur Therapie des Mammakarzinoms. Damit wurden eine erste Targetvalidierung erbracht, wirksame Inhibitoren identifiziert und die Effizienz des Screeningsystems gezeigt.

A complex screening system was developed for the identification and optimisation of selective 17β-Hydroxysteroid-Dehydrogenase type 1 inhibitors. Compounds were designed, synthesised, and after testing active structures were identified. Elucidation of the structure-activity-relationships resulted in the identification of two lead structures which were further optimised. The rational combination and sequential application of the single tests led to an efficient identification of compounds suitable for target validation. Persuing this issue, activity and selectivity evaluation in rats were performed. Therefore, the age dependent ability of rat liver preparations to convert E1 into E2 or vice versa was investigated. E2-production was found to be reduced in the aged rats. Having shown both activities the liver preparations were used for the development of two inhibition tests. Applying these assays active inhibitors of E2-production were identified. For target validation, inhibitors selected in the screening assay were investigated in a cell culture experiment. Their ability to modulate estrogen-dependent growth was shown. E1-induced proliferation was selectively reduced by simultaneous inhibitor-addition. In contrast, E2-mediated growth was not affected. This supports the approach of 17βHSD1-inhibition as therapy option for breast cancer. Thus, a first target validation was performed, effective inhibitors were identified and the efficiency of the screening system was shown.