Untersuchungen zu Synthese und Eigenschaften von Oligonucleotid-Prodrugs

Abstract

In der vorliegenden Dissertation wurde ein neuartiger Prodrug Ansatz für einzelsträngige Oligonucleotide (ON) mit potenzieller Antisense-Aktivität entwickelt und untersucht. Die Ergebnisse dienen somit der Erforschung von modifizierten ONs mit therapeutischem Potenzial. Das Design der Prodrugs geht auf Erfolge in der Entwicklung von Phosphat-maskierten Pro Mononucleotid-Analoga zurück. Es konnten erfolgreich unterschiedliche Acyloxybenzyl-(AB)-Prodrug Modellverbindungen (Dimere und Trimere) synthetisiert werden und diese in vitro detailliert auf ihre pharmakokinetischen Eigenschaften in biologischen Medien und enzymfreiem Puffer untersucht werden. Darauf aufbauend war es möglich, die Synthese eines AB-modifizierten Thymidylat-Octamers unter außerordentlich milden Bedingungen in einer modifizierten automatisierten Festphasensynthese zu etablieren. Hierzu wurde ein photolabiler Linker für die Festphasensynthese nach teilweise literaturbekannter Synthese dargestellt und untersucht. Erste Ansätze für die Synthese gemischter Basensequenzen lieferte die mild spaltbare Cyanoethyloxycarbonyl-(Ceoc)-Schutzgruppe für die exocyclische Amino-Funktion der anderen drei Nucleobasen. Eine entsprechende dCPG-dT-Dimer-Modellverbindung wurde ebenfalls untersucht. Somit wurden wichtige Grundlagen für die zukünftige Synthese biologisch aktiver ON-Prodrugs geschaffen.

In this thesis, a new approach towards single-stranded oligonucleotide (ON) prodrugs with potential antisense activity has been investigated. The results lay the foundation for investigating modified ONs with potential for therapeutic applications. The design of these prodrugs is based on the developments of phosphate-masked pro-mononucleotide analogues. Several different acyloxybenzyl (AB) prodrug model compounds (dimers and trimers) were successfully synthesized and tested in vitro in biological media and enzyme-free phosphate buffer for their pharmacokinetic properties. Based on this, it was possible to establish the synthesis of an AB-modified thymidylate octamer under very mild conditions using a modified automated solid phasesupported synthesis. For this, a photolabile linker was prepared and investigated, partially following literature-known routes. First approaches towards the synthesis of mixed base sequences were based on the mildly cleavable cyanoethyloxycarbonyl (Ceoc) protecting group for the exocyclic amino functionality of the other three nucleobases. An according dCPG-dT dimer model compound was also synthesized and investigated. Overall, this work provides the foundation for the future synthesis of biologically active ON prodrugs.