Screening in silico y Síntesis de nuevos inhibidores de Cruzipaína (T. cruzi) basados en el núcleo 1,2,3-triazol

CERUTTI, JUAN PABLO; RIBONE, SERGIO ROMAN; OPSOMER, TOMAS; DEHAEN, WIM; QUEVEDO, MARIO ALFREDO

Guatemala

Simposio; Simposio Iberoamericano COIFFA 2020; 2020

Conferencia Iberoamericana de Facultades de Farmacia

La Enfermedad de Chagas es una de las enfermedades más desatendidas del mundo, la cual es causada por el parásito T. cruzi. La obtención de nuevos fármacos antichagásicos es una necesidad urgente, considerando que los únicos dos aprobados para el tratamiento de la enfermedad (nifurtimox y benznidazol) presentan numerosos efectos adversos, baja eficacia en pacientes crónicos, resistencia farmacológica y blancos terapéuticos inespecíficos. En los últimos años, se ha puesto particular interés en Cruzipaína (CZP) como potencial blanco terapéutico por su relevancia en todo el ciclo de vida de T. cruzi. CZP es una cisteín proteasa cuyo sitio activo se caracteriza por la presencia de 3 subdominios (S1-S3) y un residuo cisteína (CYS25) responsable de su actividad catalítica. Se ha reportado una amplia variedad de potenciales inhibidores reversibles e irreversibles de CZP, mayoritariamente de naturaleza peptídica. Debido a las desventajas biofarmacéuticas asociadas a esta clase de compuestos, los derivados de 1,2,3-triazol1,4-disustituidos constituyen una buena alternativa como peptidomiméticos, ya que dicho núcleo químico es un reconocido bioisóstero del enlace peptídico. Por otra parte, se conoce unaextensa versatilidad sintética para la obtención de derivados de triazol, lo cual posibilita la exploración de un amplio espacio químico. Previamente, reportamos el desarrollo y validación de un workflow in silico para el screening masivo de derivados 1,2,3-triazol 1,4-disustituidos comopotenciales inhibidores de CZP. Dicho workflow cuenta con la capacidad de evaluar alrededor de 1200 compuestos por día y los resultados de su validación mostraron un muy buen potencial predictivo. Objetivo: Diseño computacional de potenciales inhibidores reversibles de CZP derivados de 1,2,3-triazol 1,4-disustituídos y desarrollo de procedimientos sintéticos para la obtención de los compuestos más prometedores. Se sintetizaron librerías masivas de derivados de 1,2,3-triazol a partir de esquemas de reacción basados en procedimientos combinatorios exhaustivos, empleando potenciales reactivos extraídos de la base de datos Emolecules. La librería completa de compuestos resultantes fue sometida a estudios de docking molecular, empleando el software DOCK6, y de dinámica molecular clásica, empleando el paquete Amber20. Los complejos intermoleculares resultantes fueron sometidos a estudios de energías de interacción globales, como así también por residuo. Dichos estudios se realizaron mediante la técnica MM-GBSA.La síntesis estereoespecífica de derivados de 1,2,3-triazol 1,4-disustituídos se llevó a cabo mediante cicloadición de Huisgen de Azidas y Alquinos catalizada por Cobre(I)e (CuAAC, Fig. 2). Para ello, se sintetizaron diversos building blocks derivados de alquinos (Fig. 2A), como así también de azidas (Fig. 2B); todos ellos conteniendo diversos sustituyentes (R1-R3). Para la obtención de los precursores alquínicos se utilizaron reacciones de acoplamiento de aminas, aldehídos y alquinos asistida por microondas (MW-Assisted A3 Coupling) seguida de reacciones de desprotección con KOH en metanol. Para la síntesis de los precursores derivados de azidas, se realizaron sustituciones (SN2) de haluros de alquilo con azida de sodio (NaN3) y reacciones de Diazotación seguidas de Azidólisis. Un total de 15488 derivados de 1,2,3-triazol 1,4-disustituídos fueron sometidos a estudios teóricos frente a CZP. Dichos compuestos resultaron de la extracción y combinación de potenciales materiales de partida comercialmente disponibles, seleccionados considerando las características de los procedimientos sintéticos a desarrollar y drug-like properties. Tras analizar las energías de interacción entre los compuestos y los puntos de contacto principales de los distintos subsitios del sitio activo de CZP, 20 derivados triazólicos fueron seleccionados como más prometedores y sintéticamente viables y, por lo tanto, selectos para su posterior síntesis. Se sintetizaron 10 propargilaminas (Fig. 2A) a través de reacciones MW-Assisted A3 Coupling, combinando trimetilsililacetileno con metilaminas primarias y aldehídos seleccionados computacionalmente para optimizar interacciones en los subsitios S3 y S2 de CZP, respectivamente. Los alquinos terminales se obtuvieron empleando reacciones de eliminación del grupo trimetilsililo (TMS) como mezcla de enantiómeros. Los rendimientos globales para la síntesis de los precursores alquínicos estuvieron comprendidos entre 17% y 89%. Por otra parte, se seleccionaron 10 azidas que exhibieron interacciones favorables con el subsitio S1, según lo observado en los resultados de dinámica molecular y MM-GBSA. En los procedimientos sintéticos se obtuvieron 4 azidas alifáticas a partir de reacciones SN2 de bromuros de alquilo con NaN3 (21-87%); como así también 5 azidas aromáticas obtenidas mediante reacciones de diazotación de aminas en medio ácido seguidas de azidólisis (29-79%). Asimismo, Zidovudina (AZT, antirretroviral, azida comercial) fue también empleada como precursor para las reacciones CuAAC. En la etapa final de síntesis, los 20 derivados de 1,2,3-triazol 1,4-disustituidos seleccionados computacionalmente fueron sintetizados combinando 6 propargilaminas y las 10 azidas mencionadas mediante CuAAC. Los compuestos triazólicos se obtuvieron como mezcla de enantiómeros o diastereómeros con rendimientos comprendidos entre 25% y 95%.Todos los productos fueron purificados por cromatografía en columna empleando sílica gel. Sus estructuras fueron confirmadas mediante 1H-NMR, 13C-NMR y DEPT. En ningún caso se observó la presencia de derivados triazólicos 1,5-disustituidos, conforme a lo esperado. A través de la aplicación de una metodología de screening masivo de alto rendimiento, se estudió una extensa librería de derivados de 1,2,3-triazol 1,4-disustituidos, describiendo sus modos de interacción con el sitio activo de CZP. En tal sentido se generaron los modelos tridimensionales de interacción empleando métodos computacionales. En la etapa experimental, fue posible sintetizar 20 de los potenciales inhibidores reversibles más prometedores, aplicando metodologías sintéticas desarrolladas y aplicadas a tal fin. En función de los resultados presentados, los compuestos obtenidos merecen ser extendidos a una fase de evaluación in vitro de actividad antichagásica.