Projekty

• Syntéza inhibitorů DC-SIGN receptoru
• Příprava nanočástic interagujících s DC-SIGN receptorem
• Syntéza ligandů pro ASGPR receptor a jejich využití v léčbě hepatitidy B
• Syntéza ligandů pro vizualizaci G-kvadruplexů
• Syntéza agonistů muskarinových receptorů

Syntéza inhibitorů DC-SIGN receptoru a jejich využití v diagnostice

DC-SIGN je lektinový receptor typu C, který se nachází na povrchu dendritických buněk a makrofágů. Rozpoznává sacharidové struktury nacházející se na povrchu řady patogenů: virů (HIV, ebola, cytomegalovirus), bakterií (M. tuberculosis, S. pneumoniae), hub (C. albicans) i parazitů (Leishmana). Přirozenými ligandy DC-SIGN receptoru jsou oligo- a polysacharidy s vysokým obsahem mannosy a fukosy. Po navázání patogenu dochází k jeho internalizaci do dendritické buňky a ke spuštění imunitní odpovědi. Některé patogeny (např. virus HIV) však interakci s DC-SIGN receptorem zneužívají ke svému šíření se po hostitelském organismu. Antagonisté DC-SIGN receptoru tak jsou slibnými kandidáty na nová antimikrobiální léčiva.

Sacharidové vazebné místo DC-SIGN receptoru je značně mělké a hydrofilní, a proto není jeho cílení v medicinální chemii příliš perspektivní. Nedávné studie prokázaly, že DC-SIGN receptor má kromě primárního sacharidového vazebného místa i pět sekundárních vazebných míst, která jsou k dispozici pro vazbu malých organických molekul (Obrázek 1).

Obrázek 1. DC-SIGN receptor, primární sacharidové vazebné místo (žlutě) a sekundární vazebná místa I–V. Obrázek převzat z Aretz, J. et al.: Angew. Chem. Int. Ed. 2017, 56, 7292–7296.

V rámci tohoto projektu se zabýváme syntézou substituovaných mannosidů a fukosidů, které by současně interagovaly s primárním a sekundárním vazebným místem (Obrázek 2a). Dále se věnujeme syntéze nesacharidových ligandů, které interagují se sekundárními vazebnými místy a svou vazbou k těmto místům ovlivňují vazbu sacharidů k primárnímu sacharidovému vazebnému místu (Obrázek 2b). K syntéze těchto látek využíváme fragmentový přístup, tzv. Fragment-based drug discovery.

Obrázek 2. Přehled syntetizovaných ligandů pro DC-SIGN receptor. a) Inhibitory DC-SIGN receptoru založené na D-mannose a l-fukose; b) nesacharidové inhibitory vážící se k sekundárním vazebným místům.

Příprava nanočástic interagujících s DC-SIGN receptorem

Námi syntetizované ligandy DC-SIGN receptoru dále využíváme k přípravě modifikovaných nanočástic – fluorescenčních nanodiamantů a liposomů (Obrázek 3). Fluorescenční nanodiamanty plánujeme využít k vizualizaci metastáz v sentinelových lymfatických uzlinách. V okolí metastáz je zvýšená koncentrace tzv. makrofágů asociovaných s nádorem (tumour-associated macrophages, TAMs), které je po internalizaci fluorescenčních nanodiamantů možné vizualizovat, a tak nepřímo vizualizovat i metastázy. Liposomy modifikované DC-SIGN ligandy mohou být využity k cílenému transportu látek do dendritických buněk.

Obrázek 3. Nanočástice modifikované DC-SIGN ligandy. a) Fluorescenční nanodiamanty pro vizualizaci metastáz; b) liposomy pro cílený transport látek do dendritických buněk.

Syntéza ligandů pro ASGPR receptor a jejich využití v léčbě hepatitidy B

ASGPR je C-lektinový receptor rozpoznávající galaktosu a N-acetylgalaktosamin. Nachází téměř výlučně v hepatocytech a klinicky je využíván k cílenému transportu léčiv do jater. Naším cílem je připravit selektivní ligandy ASGPR receptoru, modifikovat jimi lipidové nanočástice (Obrázek 4) a ty pak využít k cílenému transportu systému CRISPR/Cas9 do jater. V nedávné době bylo prokázáno, že CRISPR/Cas9 může sloužit k eradikaci DNA viru hepatitidy B v hepatocytech.

Obrázek 4. Lipidové nanočástice modifikované ASGPR ligandy.

Syntéza ligandů pro vizualizaci G-kvadruplexů

Ve spolupráci s ICMUB CNRS ve francouzském Dijonu se zabýváme syntézou ligandů pro vizualizaci G-kvadruplexů. Naším cílem je syntetizovat „dvojitě chytré“ fluorescenční sondy, které fungují jednak jako „chytrý“ ligand G-kvadruplexu (tj. vytvoří se pouze v přítomnosti přirozeného G-kvadruplexu) a jednak jako „chytrá“ fluorescenční sonda (tj. je fluorescenční pouze v přítomnosti svého cíle, tedy G-kvadruplexu). První látka z této série (N-TASQ), připravená spolupracující skupinou, byla použita k vůbec prvnímu zobrazení G-kvadruplexů v živých lidských buňkách, a od té doby byla využita v onkologii a neurologii.

Obrázek 5. Dvojitě chytré sondy pro vizualizaci G-kvadrulpexu. Převzato z Laguerre, A. et al.: J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 8521–8525.

Syntéza agonistů muskarinových receptorů

Ve spolupráci se skupinou neurochemie Fyziologického ústavu AV ČR se začínáme zabývat syntézou agonistů muskarinových receptorů na bázi tetrahydropyridinu, které mají velký potenciál v léčbě neuropatické bolesti.