Evaluierung von Inhibitoren der 17beta-Hydroxysteroid Dehydrogenasen mittels enzymkinetischer und zellulärer Methoden

Abstract

17β-Hydroxysteroid Dehydrogenasen sind wichtige Regulatoren der intrazellulären Aktivität von Steroidhormonen. Ihre Hemmung ist ein interessanter Ansatzpunkt zur Behandlung von Erkrankungen, die ihre Ursache in einem Überschuss oder Mangel an intrazellulär verfügbaren aktiven Hormonen haben. Im Rahmen der Entwicklung von 17β-HSD1-Hemmstoffen zur Behandlung von Brustkrebs und Endometriose wurde ein zellulärer Assay entwickelt und die intrazelluläre Wirksamkeit der Inhibitoren untersucht. Mit Hilfe des etablierten Assays in T47D-Zellen konnten strukturell verschiedene 17β-HSD1-Inhibitoren untersucht und intrazellulär aktive Hemmstoffe mit IC50-Werten im nanomolaren Bereich identifiziert werden. 17β-HSD2-Inhibitoren werden als potentielle Wirkstoffe zur Behandlung von Osteoporose untersucht. Für ausgewählte Inhibitoren aus verschiedenen Substanzklassen wurde der Hemmmechanismus mittels enzymkinetischer Studien aufgeklärt. Dabei wurden sowohl ein kompetitiver Inhibitor als auch „mixed-type“ und nichtkompetitive Inhibitoren identifiziert. Die Kenntnis der unterschiedlichen Hemmmechanismen bildet in Kombination mit in silico Methoden die Grundlage für das weitere Inhibitordesign. 17β-HSD2-Hemmstoffe werden in einem Screeningsystem auf ihre Wirksamkeit und Selektivität überprüft. Zum Nachweis der Wirksamkeit der 17β-HSD2-Hemmstoffe in Targetzellen wurde ein zellbasierter Assay in Osteoblasten entwickelt, mit dem eine Verbindung mit einem IC50-Wert unter 1µM identifiziert werden konnte.

17β-Hydroxysteroid dehydrogenases are important regulators of the intracellular activity of steroid hormones. Hence, inhibition of 17β-HSDs is an interesting approach for the treatment of diseases caused by excess or deficiency of intracellulary active hormones. Since 17β-HSD1 inhibitors are a therapeutic option for breast cancer and endometriosis, a cell-based assay was established in T47D breast cancer cells to investigate the inhibitor‘s intracellular efficacy. Non steroidal 17β-HSD1 inhibitors of three structurally different classes were tested and in each of them compounds with IC50 values in the nanomolar range were identified. Inhibition of 17β-HSD2 is a new therapeutic approach for the treatment of osteoporosis. The inhibition mechanism of selected structurally different inhibitors was elucidated by enzyme kinetics. Competitive as well as mixed type and non competitive inhibition mechanisms were found. Knowledge of the different inhibition mechanism in combination with in silico methods will improve the further inhibitor design. Activity and selectivity of 17β-HSD2 inhibitors are evaluated in a comprehensive screening system. A cell based assay for 17β-HSD2 inhibitors was established in osteoblastic target cells and an inhibitor with an IC50 value below 1 µM was identified.