diseño, síntesis y actividad antiprotozoaria de nuevas ... · tratamientos antiparasitarios 3 i i...

Presenta: Dra. Alicia Hernández Campos

Facultad de Química UNAM

Diseño, síntesis y actividad

antiprotozoaria de nuevas

carboxamidas bencimidazólicas

1

Mayo 2017

• Amoebiosis (Entamoeba histolytica)

• Giardiosis (Giardia intestinalis)

• Tripanosomosis (Trypanosoma)

• Trichinellosis (Trichinella spiralis)

• Taeniosis (Taenia spp)

• Fasciolosis (Fasciola hepatica)

Parasitosis

Protozoosis

Helmintiosis

Algunas parasitosis en humanos

2

http://www.who.int/zoonoses/institutions/Parasitic/en/ (marzo 2014) Parasite Immunol. 2006, 28, 515-523. Vet. Parasitol. 1988, 29, 299-326.

http://www.who.int/zoonoses/institutions/Parasitic/en/



Tratamientos antiparasitarios

3

I

I

CONH

OH

CH

CN

Cl

CH3

Closantel

OH

Cl Cl

OH NO2

O2N

Niclofolán

CH2NHCH3

C

C

C

C

CH2OH

H O

H O

H OH

H OH

Sb

CH2OH

C

C

C

C

CH2NHCH3

O H

O H

H OH

H OH

NN

NH2

NH

CH3

CH3

Meglumine antimoniate (Glucantime)

Imiquimod

O

O

O

O

R

CH3

CH3O O

OCH3

O

OCH3

OH

HCH3

HCH3

O

CH3

H

OH

OH

CH3

H

O

H

CH3

H

H

Ivermectina B1a: R = C2H

5

Ivermectina B1b: R = CH3

Antimicrob. Agents Chemother. 2001, 45, 1810-1814. Vet. J. 1997, 154, 11-34. J. Infect. Dis. 1990, 162,1 408-1411.

N

N

OH

CH3

NO2 O NH S

N

NO2

OCH3

O

Metronidazol Nitazoxanida

Bencimidazoles

Utilizados primeramente como antihelmínticos.

Albendazol y Mebendazol son efectivos contra G. intestinalis.

N

N

H

O

NH

OCH3S

CH3N

N

H

O

NH

OCH3

O

Albendazol Mebendazol

CI50 0.037 µM

Bencimidazoles antiparasitarios

Cedillo-Rivera, R. et al. Archives of Medical Research 1992, 23, 63-67.

Cedillo-Rivera, R.; Muñoz, O. J. Med. Microbiol. 1992, 37, 221.

4

Bencimidazoles antiparasitarios

Archives of Medical Research 1992, 23, 63-67.

J. Med. Microbiol. 1992, 37, 221.

J. Mol. Graph. Model. 2013, 41, 12-19.

5

N

N

H

O

NH

OCH3S

CH3

Albendazol

N

N

H

O

NH

OCH3

O

Mebendazol b-tubulina G. intestinalis

Bencimidazoles como estructuras líder

Bencimidazoles sintetizados en el laboratorio 122, Facultad de Química UNAM

N

N

R2

R1

R

H

CH3

CF3

SH

SCH3

NH2

NHCOOCH3

H, Cl

H, CH3

Giardia intestinalis

Trichomonas vaginalis

Entamoeba histolytica

Bioorg. Med. Chem. Lett. 2001, 11, 187.

Bioorg. Med. Chem. Lett. 2002, 12, 2221.

Bioorg. Med. Chem. 2003, 11, 4615.

Bioorg. Med. Chem. 2009, 17, 1724.

Eur. J. Med. Chem. 2010, 45, 3135.

6

N

N

R2

R1

O

R3

N

XR

4

SCH3

H, CH3

H, ClCH, N

H, CH3

N

N

S

R1

R2

N

N

O

OCH3

H, CH3

H, Cl

N

N

S

R1

O

R2

N

N

CH3

H, CH3

H, Cl

N

N

R2

R1

O

NH

R3

S

N

O2N

H, CH3

H

CH3

CF3

SH

SCH3

NHCOOCH3

H, Cl

N

N

R2

R1

O

NH

R3

X

R3

SCH3

H, CH3

H, Cl

H

CH3

Cl

OCH3

CN

CF3

NO2CH, N

N

N

S

R1

O

NH

R2

N

N

H

O

Cl

Cl

Cl

CH3

H, CH3

H, Cl

N

N

R2

R1

O

NH

R3

NO

O2N

H, CH3

H

CH3

CF3

SH

SCH3

NHCOOCH3

H, Cl

N

N

H

S

Cl

O

OCH3

O

NH

X

R

X= N, R= H

X= N, R= 6-CH3

X= N, R= 6-Cl

X= N, R= 6-CONH2

X= N, R= 5-NO2

X= N, R= 5-Cl

X= N, R= 5-OCH3

X= CH, R= H

X= CH, R= 3-Cl

X= CH, R=2-CH3

X= CH, R= 3-CH3

X= CH, R= 4-OCH3

X= CH, R= 4-NO2

X= CH, R= 2-NO2

X= CH, R= 3-CH3

X= CH, R= 3-CONH2

Bencimidazoles como estructuras líder

Bencimidazoles sintetizados en el laboratorio 122, Facultad de Química UNAM

Giardia intestinalis

Trichomonas vaginalis

Entamoeba histolytica

Trypanosoma cruzi

Leishmania mexicana

Bioorg. Med. Chem. Lett. 2001, 11, 187; Bioorg. Med. Chem. Lett. 2002, 12, 2221; Bioorg. Med.

Chem. 2003, 11, 4615; Bioorg. Med. Chem. 2009, 17, 1724; Eur. J. Med. Chem. 2010, 45, 3135;

Bioorg. Med. Chem. Lett. 2013, 23(24), 6838; Bioorg. Med. Chem. Lett. 2013, 23(14), 4221;

Bioorg. Med. Chem. Lett. 2015, DOI: 10.1016/j.bmcl.2015.08.018 7

N

N

NO2

OO

R2

R3

R1

( ) 0, 1

H, CH3

H, CH3

H, Cl

8

Planteamiento del problema

o Enfermedades desatendidas o Pocas opciones de tratamiento o Desarrollo de cepas resistentes o Fármacos usados desde

décadas, tóxicos, poco eficaces

Nuevas alternativas de tratamiento

Moléculas con mayor potencia Menores efectos adversos Mejorar propiedades

fisicoquímicas

Investigación

Epidemiología de la amoebosis

The Lancet. 2003, 361, 1025-1030.

500 millones

de personas infectadas

10% presentan

síntomas

clínicos

intestinales en

un 80% a 98%

extraintestinales en un 2 a 20%

Mortalidad entre 40.000 y 110.000 casos por año

9

Combate contra la amoebosis

•Mejoramiento de las

condiciones de salud e higiene

•Vacunas

•Quimioterapia

10

http://www.genericsmed.com/products/show_image/915/204

Fármacos antiamibianos

NO2N

N

CH3

OH

O

NH O

CH3

O

S

NO2N

N

OH

I

I

N

N

H

O

O

O

OCH3

CH3

CH3

CH3

CH3

H

H

H

Metronidazol Nitazoxanida

OO

N

O

Cl

Cl

CH3

O

Furoato de diloxanida

Emetina

Yodoquinol

11

Glucólisis: vía metabólica para el diseño de fármacos

12 Drug Resistance Updates. 2001, 4, 1-14.

FEBS J. 2005, 272, 1767-1783.

Enzima homodimérica de 54 kDa con estructura (α-β)8, cada

monómero presenta un sitio catalítico y solo es activa en la forma

dimérica. Enzima de importancia en la obtención de energía.

Los aa. presentes en la interfaz son importantes para la estabilidad y

función de la enzima. Se encuentran cerca del sitio activo.

Triosafosfato isomerasa (TIM o TPI)

13 J. Mol. Biol. 2002 (322), 669–675.

Curr. Top. Med. Chem. 2002 (2), 457-470.

EhTIM HsTIM

TcTIM TbTIM

Diferencias estructurales en la interfaz de las TIMs

14 J. Mol. Biol. 2002 (322), 669–675.

Curr. Top. Med. Chem. 2002 (2), 457-470.

Docking

Biblioteca de compuestos

Receptor

Docking

Análisis de datos

Hits computacionales Ensayos

biológicos

15

Objetivo

Diseñar y sintetizar derivados bencimidazólicos

híbridos como posibles inhibidores de la enzima

triosafosfato isomerasa (TIM) de E. histolytica

16

Base de compuestos

bencimidazólicos

“in house”

Identificación de

compuestos activos

Evaluación de la

inactivación sobre la

TIM

Docking de los

compuestos activos

con laTIM

Metodología para el diseño de inhibidores de la

TIM

17

Fabián López-Vallejo. Tesis de Doctorado. UNAM 2007

Comp Estructura

% actividad residual

de la EhTIM

Gunión EhTIM

Gunión HsTIM

pIC50

1 S

N

N

H

O

N

N

SCH3

Cl

CH3

47 9.03 10.18 7.21

2 N

NSCH3

ClCH3

O

Cl

Cl

46 8.64 9.80 5.86

3 S

N

N

H

O

N

NSCH3

O2N

CH3

42 9.51 9.93 7.59

4 N

NSCH3

Cl

O

Cl

Cl

H

55 8.38 9.50 6.38

5 N

N

SCH3

ClH

O

34 10.15 9.95 7.58

Se ensayaron 95 compuestos derivados de bencimidazol y algunos intermediarios de su síntesis.

Ensayos de inactivación y estudios de docking


18

Modo de unión del compuesto Alfa en EhTIM

19


N

N

OH

O CH3

S

CH3

Cl

5 % de inhibición

N

N

H

S

CH3

Cl

O

Cl

Cl

N

N

H

NH2

Cl

O

Cl

Cl

N

N

NH2

O CH3

S

CH3

Cl

NLB-20 ND

N

N

H

NH

Cl

O

Cl

Cl

O

N

N

SCH3

Cl

CH3

Diseño de carboxamidas híbridas

TCB 45 % de inhibición

DCF-2AB 40 % de inhibición

20

Compuesto TcTIM ΔGbinding

(Kcal/mol)

TbTIM ΔGbinding

(Kcal/mol)

EhTIM ΔGbinding

(Kcal/mol)

Compuesto TcTIM ΔGbinding

(Kcal/mol)

TbTIM ΔGbinding

(Kcal/mol)

EhTIM ΔGbinding

(Kcal/mol)

N

N

H

NH

Cl

O

Cl

Cl

O

N

H

N

SCH3

B1

-8.50 -8.31 -10.71 N

N

H

NH

Cl

O

Cl

Cl

O

N

H

N

SCH3

Cl

B4

-8.57 -8.55 -10.09

N

N

H

NH

Cl

O

Cl

Cl

O

N

N

SCH3

CH3

B2

-8.59 -8.28 -9.99 N

N

H

NH

Cl

O

Cl

Cl

O

N

N

SCH3

Cl

CH3

B5

-8.69 -8.38 -8.90

N

N

H

NH

Cl

O

Cl

Cl

O

N

N

SCH3

CH3

B3

-8.65 -8.35 -11.25

N

N

H

NH

Cl

O

Cl

Cl

O

N

N

SCH3

Cl

CH3

B6

-8.29 -8.29 -10.65

Resultados de docking en diferentes TIMs

21


R2

R3

N

N

R1

S

CH3

N

N

H

S

CH3

O

OH

R1

N

N

S

CH3

O

OH

R1

CH3

N

N

S

CH3

O

OH

R1

CH3

1) KOH, EtOH

2) H3O+

O

Cl

Cl N

N

H

NH

O

N

N

SCH3

Cl R1

H

O

Cl

Cl N

N

H

NH

O

N

N

SCH3

Cl R1

CH3

O

Cl

Cl N

N

H

NH

O

N

N

SCH3

Cl

CH3

R1

4a, R1= H, R2= COOCH3, R3= H

4b, R1= CH3, R2= COOCH

3, R3= H

4c, R1= CH3, R2= H, R3= COOCH

3

4d, R1= H, R2= COOCH3, R3=Cl

4e, R1= CH3, R2= COOCH

3, R3= Cl

4f, R1= CH3, R2= Cl, R3= COOCH

3

4a-f

9, R1= H

12, R1= Cl

10, R1= H

13, R1= Cl

11, R1= H

14, R1= Cl

B1, R1= H

B4, R1= Cl

B2, R1= H

B5, R1= Cl

B3, R1= H

B6, R1= Cl

1) KOH, EtOH

2) H3O+

1) KOH, EtOH

2) H3O+

1) CDI

2) 8, MW 180°C

10 min

Síntesis de las carboxamidas bencimidazólicas

22 Vargas-Osorio, Zulema. Tesis de Licenciatura. UNAM, 2009

Reyes-García, Denise. Tesis de Licenciatura UNAM, 2010

Trejo-Soto, Pedro. Tesis de Licenciatura UNAM, 2011

23

Compound E. histolytica (M) G. intestinalis (M) T. vaginalis (M)

15 0.019±0.004 0.046±0.004 0.104±0.008

16 0.026±0.006 0.028±0.004 0.068±0.004

17 0.016±0.002 0.019±0.000 0.505±0.006

18 0.017±0.000 0.493±0.011 0.160±0.016

19 0.020±0.002 0.025±0.002 0.039±0.004

20 0.019±0.002 0.040±0.009 0.485±0.004

ABZ 55.274±18.845 0.046±0.009 1.656±0.104

MTZ 0.429±0.029 1.224±0.021 0.213±0.004

NTZ 0.054±0.002 0.015±0.002 0.107±0.009

Resultados de actividad in vitro

Vargas-Osorio, Zulema. Tesis de Licenciatura. UNAM, 2009



B1

B2

B3

B4

B5

B6

Pedro Trejo. Tesis de Licenciatura. UNAM 2010

Resultados de actividad in vitro

24 Vargas-Osorio, Zulema. Tesis de Licenciatura. UNAM, 2009



22 27

62 71

0

66

0 0 0

84

0 4

21 23

0 0 0 0 0

20

40

60

80

100

B1 B2 B3 B4 B5 B6

Ac

tiv

ida

d in

hib

ito

ria

a 2

00

µM

Compuestos

T. cruzi T. brucei E. histolytica

Resultados de inhibición enzimática TIM

Pedro Trejo. Tesis de Licenciatura. UNAM 2010 25

Vargas-Osorio, Zulema. Tesis de Licenciatura. UNAM, 2009



Susceptibilidad in vitro Trypanosoma cruzi

26 Synthesis and antiprotozoal activity of novel substituted N-(1H-benzimidazole-2-yl)-

1H-benzimidazole carboxamides. 2016, submitted.

epimastigotes

Índice de selectividad de los compuestos B1-B6 y

nifurtimox

27

IS = CC50 _____

LC50

Synthesis and antiprotozoal activity of novel substituted N-(1H-benzimidazole-2-yl)-


EhTIM (-10.09 Kcal/mol)

TcTIM (-8.57 Kcal/mol)

TbTIM (-8.55 Kcal/mol)

Acoplamiento de B4 en las diferentes TIMs

28

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

0.45

0 200 400 600 800 1000

RM

SD

(n

m)

Time (ps)

TcTIM-B4

TbTIM-B4

EhTIM-B4

Dinámica molecular de B4 con las TIMs





Dinámica molecular de B4 con TcTIM

-Los compuestos híbridos fueron amebicidas.

-Los compuestos B1-B6 no inhibieron la actividad de la enzima TIM

de E. histolytica, pero si la TcTIM y TbTIM, debido a que la estructura

de la interfaz de la EhTIM es muy estrecha y no permite una

interacción estable con el ligando.

-El mecanismo por el cual están actuando los compuestos B1-B6,

debe ser diferente a la inhibición enzimática de la TIM de E.

histolytica.

-Los compuestos B4 y B6 fueron activos contra las cepas INC5 y

NINOA de T. cruzi y más activos que el nifurtimox. Además fueron

menos tóxicos.

-B4 fue el compuesto más potente de la serie.

Conclusiones

31

Nuevas moléculas diseñadas

Perspectivas

32

Agradecimientos

33

Colaboradores Dra. Alicia Hernández Campos, Facultad de Química UNAM Dra. Lilián Yépez Mulia, IMSS Dr. Alfredo Téllez Valencia, UJED Dr. Fabián López Vallejo, UNAL-Colombia Dra. Claudia Avitia Domínguez, UJED Estudiantes Zulema Vargas Osorio Denise Reyes García Rocío Nieto Meneses Pedro Trejo Soto Financiamiento CONACYT DGAPA-PAPIIT

diseño, síntesis y actividad antiprotozoaria de nuevas ... · tratamientos antiparasitarios 3 i i...

Documents