Synthese und enzymkinetische Charakterisierung von N⁶-Acryloyllysinpiperaziden als potentielle Radiotracer zur funktionellen Bildgebung der Transglutaminase 2 (TGase 2)

Ziel/Aim:

Eine erhöhte Aktivität der TGase 2 in Tumoren geht einher mit erhöhtem invasivem Potential sowie gesteigerter Chemo- und Strahlenresistenz. Daher stellt dieses Enzym ein interessantes Target für die Entwicklung von PET-Tracern zur funktionellen Bildgebung von Tumoren dar. Unter den in der Literatur beschriebenen Inhibitoren der TGase 2 erscheinen die N⁶-Acryloyllysin-4-arylpiperazide für die Entwicklung von Radiotracern als besonders geeignet, da sie über eine hohe inhibitorische Potenz und Selektivität sowie günstige pharmakokinetische Eigenschaften verfügen (1). Daher sollten ausgehend von dieser Verbindungsklasse Derivate dargestellt werden, die eine Funktionalisierung mit Radionukliden wie F-18 oder I-124 ermöglichen, sowie deren inhibitorisches Potential gegenüber der TGase 2 ermittelt werden.
Methodik/Methods:
Ausgehend von N²-Boc-Lysin wurden in einer Sequenz bestehend aus N⁶-Acrylierung, Amidknüpfung, Boc-Entschützung und N²-Acylierung verschiedene N²_Acyl-N⁶-acryloyllysin-4-pyridylpiperazide synthetisiert. Die benötigten Pyridylpiperazine wurden entweder kommerziell bezogen oder in wenigen Syntheseschritten hergestellt. Alle Zielverbindungen wurden in zwei unabhängigen enzymkinetischen Assays, welche die Transamidase- bzw. Hydrolaseaktivität der TGase 2 erfassen, evaluiert. Dabei diente N²_Phenylacetyl-N⁶-acryloyllysin-4-(6-methylpyridin-2-yl)piperazid als literaturbekannter Referenzinhibitor.
Ergebnisse/Results:
Mit Hilfe der umrissenen Syntheseroute konnte eine Serie von 21 N²_Acyl-N⁶-acryloyllysin-4-pyridylpiperaziden hergestellt werden. Die verschiedenen Substituenten wurden dabei unter Gesichtspunkten ausgewählt, die auf die Ermöglichung von Synthesen F-18- und Radioiod-basierter Tracerverbindungen abzielen. Die enzymkinetische Charakterisierung der Verbindungen deckte interessante Struktur-Wirkungsbeziehungen auf, wobei unter anderem der Ersatz der Methylgruppe im Referenzinhibitor gegen Fluor zu höherer inhibitorischer Potenz gegenüber der TGase 2 führte.
Schlussfolgerungen/Conclusions:
Fluorierte und iodierte N²_Acyl-N⁶-acryloyllysin-4-pyridylpiperazide wurden zugänglich gemacht und bezüglich ihrer Hemmwirkung an TGase 2 untersucht, wodurch die Entwicklung von Inhibitor-basierten Radiotracern zur molekularen Bildgebung dieses Enzyms ermöglicht wird. Untersuchungen zur F-18-Markierung geeigneter Kandidaten sind in Planung.
Literatur/References:
(1) Wityak et al. ACS Med. Chem. Lett. 2012, 3, 1024