Erweiterung der Testplattform zur Charakterisierung von Aldosteronsynthase-Inhibitoren unter besonderer Berücksichtigung von Speziesunterschieden

Abstract

Das Enzym Aldosteronsynthase (CYP11B2) stellt ein innovatives Target dar, durch dessen Beeinflussung die Behandlung Aldosteron-abhängiger Erkrankungen, im Vergleich zur derzeit verfügbaren Therapie, deutlich verbessert werden könnte. 3-Pyridin substituierte Naphthalene konnten als potente Leitverbindungen identifiziert werden, die CYP11B2 in vitro effektiv inhibieren und die Aktivität des hoch homologen CYP11B1-Enzyms deutlich weniger beeinflussen. Diese Substanzen weisen jedoch unerwünschte Wechselwirkungen mit hepatischen CYP-Enzymen auf und sind nicht in der Lage die Aldosteronbiosynthese in vivo in der Ratte zu hemmen. In der vorliegenden Arbeit wurden mehr als 100 neuartige Hemmstoffe durch Ligand- und Struktur-basiertes Design entwickelt, synthetisiert und auf biologische Aktivität und Selektivität getestet. Darüber hinaus wurden weitere in vitro Testsysteme etabliert, die es erlauben potentielle Kandidaten zur Erbringung des Proof of Principle und des Proof of Concept im Rattenmodell zu identifizieren. Die meisten der hierin vorgestellten Verbindungen sind hochpotente CYP11B2-Inhibitoren mit IC50-Werten im nano- bis picomolaren Bereich mit hoher Selektivität gegenüber anderen steroidogenen CYP-Enzymen. Außerdem weisen die vielversprechenden Hemmstoffe ein deutlich verbessertes pharmakologisches Gesamtprofil gegenüber den entsprechenden Naphthalenderivaten auf. Des Weiteren konnte eine "rattenaktive" Substanz in vitro identifiziert und eine signifikante Absenkung der Plasma-Aldosteronspiegel in vivo gezeigt werden. Nach erweiterten pharmakologischen Untersuchungen und gegebenenfalls erforderlichen strukturellen Optimierungen sollen aus den vorgestellten Substanzklassen Wirkstoffkandidaten für die präklinische Prüfung hervorgehen.

The enzyme aldosterone synthase (CYP11B2) is an innovative target, that could improve the treatment of aldosterone-mediated disorders significantly compared to standard therapy. 3-Pyridine substituted naphthalenes were identified as potent lead compounds, which are in vitro highly potent CYP11B2 inhibitors with a pronounced selectivity against the highly homologous CYP11B1 enzyme. These early leads exhibit several major pharmacological drawbacks, above all undesirable hepatic CYP interactions and lacking in vivo activity in rats. The optimization process described in this thesis yielded more than 100 new compounds, developed in a combined ligand- and structure-based approach. Further in vitro test systems were established in order to identify potential candidates to investigate the Proof of Principle and the Proof of Concept in a rat model. Most of the herein described compounds are highly potent CYP11B2 inhibitors with IC50 values in the low nanomolar to picomolar range and an excellent selectivity against other steroidogenic CYP enzymes. The most promising compounds of the present study show an improved pharmacological profile compared to the corresponding naphthalene derivatives. Furthermore a "rat-active'; compound was identified in vitro and evaluated for its ability to decrease plasma aldosterone levels in rats. The compound of the dihydro-1H-quinolin-2-one series exerts potent aldosterone-lowering effects in vivo using an ACTH stimulated rat model. In conclusion, after further optimization and pharmacological evaluation the current work might give rise to a drug candidate for preclinical testing.