Введение к работе
Актуальность исследования. Туберкулез (ТБ) на протяжении столетий был и остается одним из наиболее опасных заболеваний человека. Со времен идентификации Р. Кохом в 1882 году этиологического агента заболевания — туберкулезной палочки Mycobacterium tuberculosis достигнут огромный прогресс в профилактике и лечении ТБ. Тем не менее примерно треть населения Земли инфицирована этой бактерией, а смертность от ТБ достигает 2 млн. человек в год. В связи с этим дальнейшая разработка средств борьбы с ТБ остается одной из актуальных и приоритетных задач здравоохранения.
В настоящее время созданы и успешно применяются в практике десятки эффективных анти-ТБ препаратов. Однако терапия ТБ осложняется возникновением лекарственно-устойчивых штаммов М. tuberculosis, в том числе с множественной лекарственной устойчивостью (MDR) и с широкой лекарственной устойчивостью (XDR), на которые стандартные схемы химиотерапии практически не действуют. Очевидно, что существует острая необходимость в принципиально новых лекарствах, действующих на новые мишени и активных в отношении резистентных штаммов.
Целью работы было создание соединений нуклеозидной природы, подавляющих рост микобактерий, изучение их стабильности и метаболических превращений в биологических средах.
В ходе выполнения настоящей работы решались следующие задачи:
разработка общей стратегии синтеза производных пиримидиновых 2'-дезоксинуклеозидов, содержащих в положении 5 гетероциклического основания протяженные алкилоксиметильные, либо алкилтриазолилметильные заместители;
разработка рациональных методов синтеза 3'- и 5'- модифицированных производных 5-додецилоксиметил-2'-дезоксиуридина для исследования влияния заместителей в углеводном фрагменте нуклеозида на противотуберкулезную активность и цитотоксичность;
синтез ряда монофосфатов модифицированных нуклеозидов с целью проверки ингибирующей активности в отношении потенциального фермента-мишени тимидилатсинтазы М. tuberculosis;
анализ результатов изучения способности полученных нуклеозидных производных ингибировать рост in vitro двух штаммов М. tuberculosis — лабораторного штамма дикого типа H37Rv и клинического изолята MDR М. tuberculosis MS-115, устойчивого к действию пяти противотуберкулезных препаратов первой линии (исследование противотуберкулезной активности проводилось в Центральном научно-исследовательском институте туберкулеза, РАМН).
Научная новизна и практическая значимость работы. Терапия вирусных инфекций часто основывается на использовании производных природных нуклеозидов. Напротив, наиболее распространенные противобактериальные препараты редко относятся к подобным соединениям. Анти-ТБ активность нуклеозидов до недавнего времени не была выявлена.
Однако, в последнее время было показано, что 5-модифицированные пиримидиновые нуклеозиды с протяженными 1-алкинильными заместителями обладают ингибирующей активностью против М. tuberculosis и М. bovis in vitro. Таким образом, нуклеозиды впервые становятся привлекательными объектами для создания новых противотуберкулезных препаратов.
В рамках данной работы синтезированы серии новых модифицированных нуклеозидов, содержащих в 5 положении пиримидинового основания протяженные алкильные заместители (октил, децил, додецил, тетрадецил), введенные посредством эфирного либо триазолильного линкера. Изучено влияние модификаций в 3'- и 5'- положениях углеводной части таких нуклеозидов на изменение их противотуберкулезной активности и цитотоксичности. Синтезирован ряд монофосфатов нуклеозидов, проявивших противотуберкулезную активность, для изучения возможного механизма действия. Методами компьютерного моделирования предложена схема связывания полученных монофосфатов с тимидилатсинтазой М. tuberculosis (потенциальной мишенью действия).
Установлено, что длина цепи введенных заместителей влияет на ингибирование роста двух штаммов М. tuberculosis. В работе также показана зависимость противотуберкулезной активности соединений и цитотоксичности от проведенных модификаций в углеводной части. Полученные модифицированные нуклеозиды могут послужить прототипом для создания новых противотуберкулёзных агентов.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были представлены на следующих научных конференциях:
«Наука и инновации в модернизации России и развитии мира», Москва 2010
«XIX & XX International Roundtable of Nucleosides, Nucleotides and Nucleic Acids» Leon 2010, Montreal 2012
«XVth Symposium on Chemistry of Nucleic Acid Components» Cesky Krumlov 2011
IV Всероссийский научно-практический семинар «Современные проблемы медицинской химии. Направленный поиск новых лекарственных средств» Волгоград 2012
38'th FEBS Congress (Конгрессе Федерации европейских биохимических обществ 2013. Биологические механизмы), Санкт-Петербург, 2013
Первая Российская конференция по медицинской химии, Москва, 2013
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 3 статьи, 8 тезисов и подана заявка на патент.
Объем диссертации. Диссертация изложена на wJ страницах и состоит из введения,
обзора литературы, обсуждения полученных результатов, экспериментальной части и
выводов. Материал иллюстрирован S таблицами, рисунками и схемами. Список
цитированной литературы включает^З наименований.
Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (№ 11-04-00603 и №13-04-91441), Программы Президиума РАН «Молекулярная и клеточная биология» и Соглашения №8270 в рамках федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009 -2013 годы.
