pirazol/pirazolon temelli yeni floresans interkelatörlerin sentezi, dna

PİRAZOL/PİRAZOLON TEMELLİ YENİ FLORESANS İNTERKELATÖRLERİN
SENTEZİ, DNA/RNA İLE ETKİLEŞİMLERİNİN VE YENİ NESİL ANTİ-KANSER
İLACI OLARAK KULLANILMA POTANSİYELİNİN ARAŞTIRILMASI
Artan kanser vakalarıyla beraber son yıllarda, antitümör (antipiroliferatif) aktiviteye sahip
seçiciliği yüksek yeni moleküllerin sentezi organik ve medisinal kimyanın en önemli hedefi
olmuştur. Bugüne kadar yaklaşık 130 adet antitümör ilacı kanser tedavisinde kullanılmak
üzere Gıda ve İlaç İdaresinden (FDA) onay almıştır. Bu ilaçlar; platin temelli ilaçlar (cis
platin, oksaliplatin ve karbopiatin), poliaromatikler (daunorubisin ve doksorubisin) ve
mustardlardır (DNA bazlarını alkilleyiciler ve urasil mustard). Kemoterapi ilacı olarak kanser
tedavisinde kullanılan bu ilaçlar DNA ile farklı mekanizmalar üzerinden etkileşime girerler.
Platin temelli olanlar, DNA'nın pürin bazlarıyla koordine kovalent bağ yaparlar; mustardlar
DNA bazlarını alkillerler; poliaromatikler ise DNA’nın çift sarmal yapısının içine kovalent
olmayan etkileşimlerle yerleşip (interkelasyon) çift sarmal yapıyla kararlı kompleks oluşturur
ve böylece DNA’nın kendini yenilemesini engellerler.
1961 yılında Lerman tarafından önerilen ve günümüzde de geçerliliğini koruyan öneriye
göre; interkelasyonda düzlemsel yapıya sahip aromatik moleküller nükleik asit/baz çiftleri
arasına yerleşerek nükleik asitlerin yapılarında değişikliğe sebep olurlar. Aromatik düzlemsel
molekül ve baz çiftleri arasında van der Waals kuvvetleri, π-π düzenlenmesi ve hidrofobik
etkileşimler etkindir. İnterkelasyon sonucunda DNA sarmalında genişleme ve küçük yapısal
değişimler meydana gelir. Özellikle polisiklik aromatik yapıya sahip DNA interkelatörleri
yüksek sitotoksik etkilerinden dolayı önemli anti-tümör ilaçlarıdır ve kanser tedavisinde
oldukça önemli bir yere sahiptir. İnterkelatörlerin sitotoksik aktiviteleri, DNA zincirinin
kırılması ve yeniden oluşmasında görev alan Topoisomeraz enzimlerinin aktivitesini inhibe
etmelerinden (toksik etkisi) ileri gelmektedir. Genellikle DNA’ya karşı yüksek ilgiye sahip
(yüksek bağlanma sabiti) ligandların yüksek sitotoksik etkisi bulunmaktadır fakat sitotoksik
aktivite ile interkelasyon bağlanma sabitleri arasında doğrusal bir ilişki yoktur. Bu yüzden
bazı interkelatörlerin sitotoksik aktivitesi düşüktür. Sitotoksik aktivitede önemli olan
Topoisomeraz enzimlerinin aktivitesinin durdurulması iken; interkelasyonda önemli olan
DNA’nın çift sarmal (ds) yapısındaki bozunmadır. Son yıllarda antitümör etkisi gösteren bir
çok interkelatör sentezlenmiş, ancak çok az sayıdaki interkelatör kemoterapi ilacı olarak
kullanılmaktadır. Günümüzde Gıda ve İlaç İdaresi tarafından onay alınan ve kanser
tedavisinde kemoterapi ilacı olarak da kullanılan dört interkelatör bulunmaktadır. Bunlar;
Daunorubisin, Doksorubisin, Mitoksantaron ve Amsakrindir. Potansiyel kemoterapi ilacı
olarak sentezlenen interkelatörlerin en önemli dezavantajı seçici olmamalarıdır. Bu
interkelatörler tümör hücrelerinin yanında sağlam hücrelerin DNA yapısını da bozar ve bazen
sağlam hücrelerde tamiri mümkün olmayan yan etkilere sebep olurlar. Yeni sentezlenen
moleküllerdeki temel hedef sadece tümör hücrelerine karşı yüksek seçicilik sonucu düşük
toksik etkidir. Bundan dolayı günümüzde kanser hücrelerininin ölümünü sağlayan
(antipiroliferatif etki) yeni ilaçların arayışı içinde olan bir çok araştırıcı geleneksel kemoterapi
ilaçlarından daha seçici (toksik etkisi düşük) alternatif tedavi edici ilaçlar veya yöntemler
geliştirme çabası içindedirler. Son on yılda yeni sentezlenen interkelatörler, kemoterapide
kullanılan geleneksel interkelatörlerin ana iskeletine bir takım yan zincirler (halkalı veya düz
zincirli aminoalkil grupları) takılması veya yapıya aromatik hetero/karbosiklik yapıların
bitiştirilmesiyle elde edilmiştir.
Uygulamalı bir organik kimya çalışması olan projemizdeki ana hedefimiz, şimdiye kadar
sentezlenen Organik İnterkelatörlerin temel dezavantajlarını içermeyen yeni interkelatörleri
yüksek verimle sentezlemek ve antitümör etkisini incelemektir. Önerilen proje çerçevesinde
anti-tümör ilacı olarak tasarlanan ve sentezlenen interkelatörlerin sitotoksik ve antipiroliferatif
etkileri araştırılmadan önce çift sarmal DNA/RNA ve tek sarmal RNA ile etkileşimleri
incelenecektir. Sentezlenecek olan bileşiklerin ana iskeletini biyolojik aktivitesi yüksek olan
ve anti-tümör özelliğe sahip pirazol ve pirazolon oluşturmaktadır. Tetra-sübstitüe pirazol ve
tri-sübstitüe pirazolon türevlerinde, ana iskelete farmakolojik açıdan önemli özelliklere ve
düzlemsel konjuge π-sistemine sahip kumarin, indol, karbazol, naftalin, antrasen, piridin,
benzotiyazol ve türevleri gibi aromatik bileşikler takılacaktır. Bu bileşiklerin biyololjik
moleküllere (özellikle DNA/RNA) karşı yüksek ilgisi olduğu bilinmektedir ayrıca bu yapılar
DNA’ya karşı interkelatör olarak davranmaktadırlar. Tetra ve tri sübstitüe pirazol/pirazolon
sentezi ile aynı molekülde birden fazla interkelatör fonksiyonuna sahip bileşiğin bulunması
hedeflenmiştir. Böylece, bu ligandların özellikle DNA’nın interkelasyon bölgesinde bulunma
zamanı ve anti-tümör ilacı olarak kullanılma potansiyelleri artacaktır. Proje kapsamında
pirazol temelli interkelatörlere 4 konumundan sitiril köprüsü ile katyonik merkeze sahip
heterosiklik bileşikler takılacaktır. Sentezlenen pirazolon interkelatörlerinden uygun yapıda
olanlar (piridin, benzotiyazol gibi heterohalkalar içerenler) kuarternize edilerek molekül
içinde kuarterner amonyum (-N+, sperminelike groups) grupları oluşturulacaktır. Bu gruplar
ligandın DNA ile olan etkileşimini ve uygulama esnasında ligantın çözünürlüğünü
arttıracağını düşünmekteyiz. Ayrıca, sentezlenecek bileşiklerde ana iskeletlerin 3-konumunda
kumarin türevleri olması ile hedef bileşiklerimize ve ara basamaklarda elde edeceğimiz
bileşiklere floresans özellik kazandırılacaktır. Son yılların önemli dergilerindeki makalelere
ve patentlere bakıldığında interkelatör özelliğe sahip floresans ligandlar kanser tedavisinde
kemoterapi ilacı, DNA-bozunma reaksiyonlarında fotosensetizer, biyolojide ve tıpta floresans
uç olarak kullanılmaktadır. Floresans interkelatörler ile DNA etkileşimleri floresans sönüm
veya artması çalışmaları ile çok düşük konsantrasyonlarda hızlı, ucuz ve doğru bir şekilde
belirlenebilmektedir. Bu bileşikler teşhis amaçlı kullanılabilmekte ve ayrıca biyomoleküllerin
yapı ve fonksiyonlarının incelenmesine, izlenmesine yönelik çalışmalarda geniş bir kullanım
alanı bulmaktadır. Seçimli, toksik etkisi az, uygulanabilirliği yüksek ve maliyeti düşük
floresans interkelatörlerin sentezi, kanserin tanısı ve tedavisi için büyük bir umut olacaktır.
Sentezlediğimiz floresans interkelatörlerin de bu amaçla kullanılabilme potansiyeli olacağını
düşünmekteyiz.
Sonuç olarak önerilen çalışma kapsamında biyomoleküllere karşı (özellikle DNA/RNA)
yüksek ilgiye, floresans ve biyolojik aktifliğe sahip seçici, çok fonksiyonlu, potansiyel antitümör özelliği olacak interkelatörler sentezlenecek ve çift sarmal DNA/RNA ve tek sarmal
RNA ile etkileşimlerinin incelenmesinin yanısıra antipiroliferatif ve sitotoksik etkileride
araştırılacaktır. Sentezlenen ligandların çift sarmal DNA/RNA ile oluşturdukları
komplekslerin kararlılık ve seçicilik çalışmaları ısısal bozunma (Td), spektrofotometrik,
spektroflorimetrik, vizkozimetrik titrasyon ve sirküler dikroizm (CD) yöntemleri ile
yapılacaktır.