Synthese kationischer Lipide auf Basis von L
Werbung
.DSLWHO =XVDPPHQIDVVXQJXQG$XVEOLFN Ziel dieser Arbeit war die Synthese von kationischen Lipiden, welche Strukturmerkmale von Pentamidin und bekannten Gentransfervektoren in sich vereinigen. Durch in den Molekülen enthaltene Disulfidbrücken sollten diese Vektoren neue, günstige Eigenschaften für den Gentransfer erhalten. NH2 NH2 + + Cl H2N NH2Cl O O Abb. 90: Pentamidin Als idealer Grundkörper für den Aufbau der Lipide sollte L-Cystin dienen, an das die benötigten lipophilen und kationischen Seitenketten gekoppelt werden können. Zuvor war jedoch zu klären, wie stark die Struktur von Pentamidin verändert werden kann, ohne daß die Bindungseigenschaften verloren gehen. Zu diesem Zweck wurden disulfidverbrückte Biskationen hergestellt und in DNS-Schmelzexperimenten eingesetzt, um anhand Ihres Einflusses auf den Schmelzpunkt die Bindungseigenschaften abschätzen zu können. Als kationische Gruppen der Modellsysteme wurden Phenylamidine und Phenylguanidine verwendet. Diese wurden über Amide und Phenolether miteinander verknüpft. Zusätzlich wurde auch ein Di-(4-carboxamidylbenzyl)-disulfid hergestellt. + Cl NH2 H2N S S NH2 Cl + NH2 Abb. 91: Di-(4-carboxamidylbenzyl)-disulfid Bei den Amidsynthesen stellte sich die schlechte Löslichkeit der ungeladenen Zwischenstufen als Problem heraus, das durch verlängerte Reaktionszeiten aber ausgeglichen werden konnte. =XVDPPHQIDVVXQJXQG$XVEOLFN Die Phenolether erhält man durch Umsetzung von endständigen Dihalogenalkanen mit den Phenolen, die dann in die Disulfide umgewandelt werden. Hier war das Hauptproblem die Wahl der richtigen Kettenlänge. Die erste Wahl bei der Synthese fiel auf 1,2-Dibromethan, da das entstehende Disulfid nur wenig länger wäre als das Pentamidin. Während der Synthesen stellte sich aber das intermediär gebildete Phenoxyethylmercaptan als so instabil heraus, daß 1-Brom-3-chlorpropan als Alkylkomponente gewählt wurde. Auf diese Weise konnte Di-(4-carboxamidylphenoxypropyl)-disulfid hergestellt werden. + Cl NH2 H2N O S S O NH2 + NH2 Cl Abb. 92: Di-(4-Carboxamidylphenoxypropyl)-disulfid Die Bindungseigenschaften der hergestellten Biskationen wurden in DNS- Schmelzexperimenten mit zwei verschiedenen DNS-Doppelsträngen untersucht. Gute Binder sollten zu einer Erhöhung der Schmelztemperatur führen. Bei diesen Experimenten stellten sich p-Cystguanidin E, p-Cystamidin E und als beste Binder heraus. zeigte hingegen nur einen geringen Effekt. R H N O R= O S S Cl H2N + N H R Cl H2N + NH2 E NH2 E N H Abb. 93: Gute DNS-Binder In Verhältnissen von weniger als vier Äquivalenten Bisligand zu doppelsträngiger DNS scheint die Bindung sequenzspezifisch zu sein. Eine solche AATT-Abhängigkeit ist für Liganden vom Pentamidintyp bekannt. Nachdem die Schmelzexperimente positive Ergebnisse gebracht haben, wurden die kationische Lipide D, E und hergestellt. Diese Moleküle basieren auf Estern .DSLWHO des L-Cystins mit langkettigen Alkoholen. Die positive Ladung wird über Guanidylaminosäuren eingebracht. O O H N H2N O R n 1 2 2 N H n + NH2 S 2 R C16H33 C16H33 C18H33 Nr. D E Abb. 94: Hergestellte kationische Lipide auf Basis von L-Cystin Amide des Cystins mit langkettigen Alkylaminen konnten nicht weiter acyliert werden. Alternativ wurden orthogonal geschützte Moleküle hergestellt, die in Zukunft weiter umgesetzt werden können. Eine zweite Klasse lipophiler Biskationen entstand durch Verwendung von langkettigen Alkylaminen im Laufe der Pinner-Reaktion, mit der die auf Cystamin basierenden Modellverbindungen hergestellt wurden. HN Cl H2N R R C12H25 C16H33 C18H37 + H N O S Nr. D E F 2 Abb. 95: Kationische Lipide auf Basis von Cystamin Die hergestellten Lipide werden zur Zeit in der Tumorbiologie Freiburg auf ihre Transfektionsfähigkeit hin untersucht. Von den Ergebnissen wird abhängen, ob die hergestellten kationischen Lipide eine Erweiterung der bisherigen Vektoren darstellen. Kationische Lipide werden auch in Zukunft interessant bleiben und haben noch ein großes Potential gegenüber den viralen Vektoren aufzuholen. Aufbauend auf den Erfahrungen mit der Schwefelchemie, sollten Dithiole hergestellt werden, die in selbstoptimierenden Systemen Verwendung finden können. Bei selbstoptimierenden Systemen handelt es sich um dynamische kombinatorische Bibliotheken, deren Zusammensetzungen durch Zugabe eines Liganden oder Rezeptors beeinflußt werden. Alternativ können auch nach der Synthese Mutationsund Selektionsrunden durchgeführt werden. Voraussetzung für dynamische =XVDPPHQIDVVXQJXQG$XVEOLFN Bibliotheken ist eine reversible Verknüpfungschemie. Der Thiol-Disulfid-Austausch soll die bereits verwendeten Reaktionen ergänzen. In dieser Arbeit sollten Polyphenole genutzt werden, um Grundkörper aufzubauen, die zwei Thiolgruppen tragen und eine weitere Funktionalität besitzen, die als Erkennungsstelle dient. Da die Synthesen mit dem bereits erwähnten 1,2Dibromethan durchgeführt wurden, führten die Umsetzungen nicht zum Erfolg. Es wurden nur die Grundkörper hergestellt, die in Zukunft z.B. mit 1-Brom-3-chlorpropan zu den gewünschten Molekülen umgesetzt werden können. Auch für die selbstoptimierenden Systeme sollten Bausteine auf Amidbasis zum Einsatz kommen. Aufgrund der Reaktivität der Säurechloride sollten hier jedoch geschützte Thiole anstelle von Cystamin oder Dithiodiglykolsäure zum Einsatz kommen. Einen idealen Baustein, um die 2-Mercatoacetylgruppe einzuführen, stellt das 2-S-Acetylmercaptoacetylchlorid dar. Diese ist leicht zugänglich und kann unter milden Bedingungen zum Thiol entschützt werden. Zum Einbringen von Cystamin bietet sich 2-(Pyridin-2-yldisulfanyl)-ethylamin an. Hier ist das Thiol gleichzeitig geschützt und für den Aufbau unsymmetrischer Disulfide aktiviert. O S H2N Cl S S N O Abb. 96: Bausteine zum Einführen von Thiolen in Amide Dynamische kombinatorische Bibliotheken werden in Zukunft die kombinatorischen Systeme bezüglich der Auswertung vereinfachen. Dabei wird es wichtig sein, die Palette der verwendbaren Reaktionen zu erweitern, um eine möglichst große Vielseitigkeit bezüglich der herzustellenden Moleküle zu erreichen.
