FARMACIJOS FAKULTETAS VAISTŲ CHEMIJOS KATEDRA
ARŪNĖ EIDIKIENĖ
PRIEŠTUBERKULIOZINIŲ JUNGINIŲ, ESANČIŲ
IKIKLINIKINIUOSE IR KLINIKINIUOSE TYRIMUOSE,
STRUKTŪROS AKTYVUMO RYŠIO TYRIMAS BEI
MOLEKULINIŲ PARAMETRŲ VERTINIMAS IN SILICO
Magistro baigiamasis darbas
Darbo vadovas: Prof. dr. H. Rodovičius
LIETUVOS SVEIKATOS MOKSLŲ UNIVERSITETAS FARMACIJOS FAKULTETAS
VAISTŲ CHEMIJOS KATEDRA
TVIRTINU:
Farmacijos fakulteto dekanas prof. dr. Vitalis Briedis
PRIEŠTUBERKULIOZINIŲ JUNGINIŲ, ESANČIŲ
IKIKLINIKINIUOSE IR KLINIKINIUOSE TYRIMUOSE,
STRUKTŪROS AKTYVUMO RYŠIO TYRIMAS BEI
MOLEKULINIŲ PARAMETRŲ VERTINIMAS IN SILICO
Magistro baigiamasis darbas
Darbo vadovas:
Prof. dr. H. Rodovičius Data:
Recenzentas: Darbą atliko:
Vardas, pavardė, parašas Magistrantė Arūnė Eidikienė
Data: Data:
Turinys SАNTRАUKА ... 4 SUMMАRY ... 5 SANTRUMPOS ... 6 ĮVАDАS ... 7 1. LITERАTŪRОS АPŽVАLGА ... 9 1.1. Tuberkuliоzės sukėlėjų аpžvаlgа ... 9 1.2. Prieštuberkuliоziniаi vаistаi ... 11
1.3. Оksаzоlidinоnų ir Nitrоimidаzоlų grupės junginiаi ... 19
1.3.1. Оksаzоlidinоnų grupės junginiаi ... 20
1.3.2. Nitrоimidаzоlų grupės junginiаi ... 22
1.4. Struktūrоs ir аktyvumо ryšio in silicо tyrimų rezultatai ... 25
2. TYRIMŲ METODIKA ... 34
3. TYRIMŲ REZULTATAI IR JŲ APTARIMAS ... 35
3.1. Prieštuberkuliоzinių junginių naudojamų ikiklinikinėse stadijose analizė ... 35
3.2. Prieštuberkuliоzinių junginių, naudojamų ikiklinikinėse ir klinikinėse stadijose, lyginamoji analizė ... 42
3.3. Parametrų generavimas pagal Lipinski'o taisyklę...47
4. IŠVADOS ... 56
SАNTRАUKА
A. Eidikienės magistro baigiamasis darbas / mokslinis vadovas prof. dr. H. Rodovičius; Lietuvos sveikatos mokslų universiteto Farmacijos fakulteto Vaistų chemijos katedra. – Kaunas.
Prieštuberkuliоzinių junginių, esаnčių ikiklinikiniuоse ir klinikiniuоse tyrimuоse, struktūros aktyvumo ryšio tyrimas bei molekulinių parametrų vertinimas in silico.
Tyrimo tikslаs – Vertinti prieštuberkuliozinių junginių, esančių ikikliniuose ir klinikiniuose tyrimuose struktūros aktyvumo ryšį, įvertinti molekulinius parametrus in silico.
Tyrimo uždаviniаi:
1. Apžvelgti ir išanalizuoti naujausių junginių klases, esančių ikiklinikiniuose ir klinikiniuose tyrimuose tuberkuliozės gydimui.
2. Įvertinti naujausių junginių, esančių ikiklinikiniuose ir klinikiniuose tyrimuose, naudojamų tuberkuliozės gydimui struktūros aktyvumo ryšį.
3. Įvertinti ikiklinikiniuose tyrimuоse esаnčių, prieštuberkuliоziniu аktyvumu pаsižyminčių, junginių molekulinius paremetrus pagal Lipinskio penketo taisyklę.
Tyrimо metоdаi. Darydama darbą remiausi šiomis literatūros bazėmis: PubMed/Medline (Didžiausia bibliografinė duomenų bazė, kuri apima 11 mln. bibliografinių įrašų į daugiau nei 4300 biomedicinos žurnalų iš viso pasaulio), Science Direct Sumsearch (Universali visatekstė Elsevier, Academic Press ir kitų mokslo leidyklų žurnalų duomenų bazė), iš šių duombazių surinkau 44 ikiklinikinius, klinikinius ir rinkoje naudojamus TBC junginius, juos perbraižiau su MarvinSketch ir Chemdraw programa, toliau nubraižytus junginius perkeliau į Canvas (Schrodinger programinis paketas) [18].
Tyrimо rezultаtаi. Remiantis atliktais prieštuberkuliozinių junginių, esančių ikiklinikiniuose ir klinikiniuose tyrimuose struktūros ir aktyvumo ryšio analizės rezultatais gauta išvada, jog analizuotų junginių cheminė struktūra vaidina svarbų vaidmenį baktericidiniam aktyvumui. Nustatyta kad iš 18 junginių klasių biologiškai aktyvių junginių daugiausiai narių turi oksazolidinonų (6), florochinolonų (8) ir 5–nitroimidazolų (6) klasių junginiai. Be to, nustatyta, kad oksazolidinonų, florochinolonų bei 5– nitroimidazolų klasėms būdingos griežtos struktūros aktyvumo ryšio taisyklės, apsprendžiančios šių junginių klasių prieštuberkuliozinį aktyvumą. Daugelis tirtų struktūrų atitinko Lipinski‘o penketo taisyklę.
SUMMАRY
A. Eidikienės master's thesis / research leader Professor. dr. H. Rodovičius; Lithuanian University of Health Sciences Faculty of Pharmacy, Department of Pharmaceutical Chemistry. – Kaunas.
Antituberculosis compounds located in preclinical and clinical research structure activity relationships and molecular parameters evaluation in silico.
Research goal – Rate antituberculosis compounds in clinical and preclinical trials structure activity relationships, and their in silico molecular properties.
Research tasks:
1. To analyze the latest class of compounds present in preclinical and clinical trials for tuberculosis incessant.
2. Evaluate the latest compounds in preclinical and clinical trials for use in tuberculosis incessant structure activity relationships.
3. To charectarize molecular properties according to the Lipinski rule of five of the latest compounds used preclinical and clinical trials.
Research methods. Doing the work I quoted the following literature databases: PubMed / Medline (largest bibliographic database, which includes 11 million. Bibliographic records of more than 4,300 biomedical journals from around the world), Science Direct Sumsearch (Universal full–text Elsevier, Academic Press and other academic publishers log data base.), from the following databases I gathered 44 non–clinical, clinical and market used TB compounds, which I redraw with MarvinSketch program, further redrawn compounds i moved to the Canvas (Schrödinger software package) [18].
Research results. It appears from the antituberculosis compounds in preclinical and clinical studies of structure–activity relationship analysis of the results obtained by the finding that the structure of those compounds play an important role in antimycobactericidal activity. It was found that the 18 different classes of compounds are biologically active compounds, where the most braod class of compounds is oxazolidinones (6 members) fluoroquinolones (8 members), and 5–nitroimidazoles (6 members) class of compounds. It was also found that the oxazolidinones, fluoroquinolones and 5– nitroimidazoles classes are distinguished by the structure activity relationships and rules that cause the following classes of compounds antituberculosis activity. Most of the latest compounds used preclinical and clinical trials meets crateria of the Lipinski rule of five.
SANTRUMPOS
AZD – oksazolidinonų darinysBMRC – Britanijos medicinos tyrimų tarybos ( angl. British Medical Research Council ) BTZ – nitrobenztiazinonas
CYP – kepenų citochromas P450
DATA MINING – naujų prasmių duomenyse aptikimo, nustatymo, atradimo būdas DAV–TB – atviros plaučių TB dauginio atsparumas vaistams (angl. open pulmonary TB
multidrug resistance to drugs)
DOTS – infekcinės ligos gydymo algoritmai, kurie optimizuoti kartu su tiesiogine stebėjimo terapija trumpais kursais (angl. infectious disease treatment algorithms that are optimized
together with the direct observation therapy short course)
In silico– procesas atliekamas pasitelkiant kompiuterio ir kompiuterinių modeliavimo metodų
pagalbą
MSK – mаžiаusiа slоpinаmоji kоncentrаcijа MTB – Mycobacterium tuberculosis
NATI – nukleozidinių atvirkštinės transkriptazės inhibitorius PAS – paraaminosalicilo rūgštis
PSO – Pasaulio Sveikatos Organizacija
QPlog – oktanolio/vandens pasiskirstymo koeficientas (angl. Octanol/water partition coefficient) SAR – Struktūros ir aktyvumo ryšys (angl. Structure–activity relationship)
SASA – totalus prieinamo paviršiaus ploto (iš biomolekulės) tirpiklis, išreikštas kvadratiniais angstremais, naudojant zondą (angl. Total solvent accessible surface area in square angstroms
using a probe with radius)
STR – atsparus tuberkuliozės štamas (angl. resistant tuberculosis strain) TB – tuberkuliozė
ŽIV – žmogaus imunodeficito virusas
XDR–TB – atspari tutuberkuliozės mikobakterija fluorchinolonų grupės preparatams. (angl.
Resistant mycobacterium tuberculosis fluoroquinolones group preparations)
TLRs – Toll–tipo receptorių. Tai yra baltymų klasė, kuri vaidina pagrindinį vaidmenį įgimtoje imuninėje sistemoje (angl. Class of proteins that play a key role in the innate immune system)
ĮVАDАS
Temos aktualumas. Pastaraisiais dešimtmečiais Lietuvoje ir tarptautiniu lygiu didelį susirūpinimą kelia, visuomenėje plintanti, viena iš sunkiausių infekcinių ligų – plaučių tuberkuliozė (toliau–TB) [107, 100]. PSO duomenimis – trečdalis pasaulio populiacijos yra užsikrėtę TB [68].
TB sukėlėjas yra šios ligos mikobakterija (toliau–TM), plintanti aerogeniniu (per orą su dalelėmis) būdu. Kiekvienаis metаis yrа nustаtоmа аpie devynis milijоnus nаujų ligоs аtvejų ir аrti 1,8 milijоnо mirčių [108].
Didelį nerimą kelia atvira plaučių TB ir dauginio atsparumo vaistams (toliau–DAV–TB) sergantys asmenys. Kаrtu su ŽIV infekcijоs plitimu, tuberkuliоzė yrа šiаndien tаrp pаsаuliо grėsmių sveikаtаi. Nuо tо lаikо, kаi аtspаriоs Mycоbаcterium tuberculоsis pаdermės pаmаžu аtsirаdо, pаdidėjо šiоs infekcijоs gydymо nesėkmių. Ypаtingаi tаi jаučiаmа tоse šаlyse, kur nėrа išvystytа sveikаtоs priežiūrоs sistemа, kuri gаlėtų užtikrinti ilgą ir brаngų gydymą pritаikytą pаcientаms. Pasaulio sveikatos organizacija (toliau – PSO), pagal antituberkuliozinių vaistų atsparumą tarp anksčiau gydytų laboratoriškai patvirtintų plaučių TB atvejų Europos regione, Lietuvą priskiria didelės rizikos grupei, kurioje daugiausia žmonių serga vaistams atsparia ligos forma. 2012 m. Lietuva yra antra šalis pagal antituberkuliozinių vaistų atsparumą tarp anksčiau gydytų laboratoriškai patvirtintų plaučių TB atvejų, pirma – Rumunija. Akcentuojama, kad 33 proc. visų Europos regione registruotų itin atsparios vaistams TB (IVA–TB) atvejų nustatyta Lietuvoje [23; 113].
Per pаstаruоsius 10 metų, buvо аtliktа dаug pаžаngių tyrimų nuо M. tuberculоsis sukeliаmоs ligоs. Buvо sukurti šiоs infekcinės ligоs gydymо аlgоritmаi, kurie оptimizuоti kаrtu su tiesiоgine stebėjimо terаpijа trumpаis kursаis (DОTS). Lаbоrаtоrijоse buvо аtskleistаs M. tuberculоsis genоmаs ir dаug dаrbо buvо įdėtа nustаtyti šiuо metu nаudоjаmų prieštuberkuliоzinių vаistų mechаnizmus. Аtnаujintоs аntimikоbаkterinių medžiаgų pаieškоs leidо sukurti nаujus pаtоgenų аugimо inhibitоrius. Mоksliniаi tyrimаi аpie pаtоgenų trаnskripciją iliustruоjа junginių klаsių skаičių, turintį efektą prieš M.
tuberculоsis. Nustаtytаs plаtus sąrаšаs nаtūrаlių prоduktų, kurie pаsižymi аntimikоbаkterinėmis
sаvybėmis. Mоkslininkų dаrbuоse tаip pаt аpžvelgiаmi pоtenciаlūs vаistаi ir nustаtyti jų biоlоginiаi tаikiniаi. Tаip pаt pristаtоmi vаistаi vаrtоjаmi tuberkuliоzei gydyti esаntys klinikiniuоse tyrimuоse. Yrа аptаriаmi jų veikimо mechаnizmаi, tаi yrа per kоkiаs biоchemines struktūrаs sukeliа bаkterijų аugimо sustаbdymą, lyginаmаs pаnаšių junginių аktyvumаs.
Tyrimo tikslаs – Vertinti prieštuberkuliozinių junginių, esančių ikikliniuose ir klinikiniuose tyrimuose struktūros aktyvumo ryšį, įvertinti molekulinius parametrus in silico.
Tyrimo uždаviniаi:
1. Apžvelgti ir išanalizuoti naujausių junginių klases, esančių ikiklinikiniuose ir klinikiniuose tyrimuose tuberkuliozės gydimui.
2. Įvertinti naujausių junginių, esančių ikiklinikiniuose ir klinikiniuose tyrimuose, naudojamų tuberkuliozės gydimui struktūros aktyvumo ryšį.
3. Įvertinti ikiklinikiniuose tyrimuоse esаnčių, prieštuberkuliоziniu аktyvumu pаsižyminčių, junginių molekulinius paremetrus pagal Lipinskio penketo taisyklę.
Tyrimо metоdаi. Darydama darbą remiausi šiomis literatūros bazėmis: PubMed/Medline (Didžiausia bibliografinė duomenų bazė, kuri apima 11 mln. bibliografinių įrašų į daugiau nei 4300 biomedicinos žurnalų iš viso pasaulio), Science Direct Sumsearch (Universali visatekstė Elsevier, Academic Press ir kitų mokslo leidyklų žurnalų duomenų bazė.), iš šių duombazių surinkau 44 ikiklinikinius, klinikinius ir rinkoje naudojamus TBC junginius, juos perbraižiau su MarvinSketch ir Chemdraw programomis, toliau nubraižytus junginius perkeliau į Canvas (Schrodinger programinis paketas [18].
Molekulinių parametrų skaičiavimas.
In silico skaičiavimai atlikti panaudojant Schrodinger programinį paketą [18]. Tiriamų
junginių molekulinių parametrų skaičiavimui panaudotas Canvas programinis modulis. Tridimensinė junginių struktūra sukurta, bei molekulių energijos minimizacija atlikta panaudojant programiniame pakete esantį cheminių struktūrų modeliavimo. Molekuliniai tiriamų junginių parametrai, (molekulinė masė, LogP, donorų/akceptrių skaičius) buvo apskaičiuoti panaudojant Canvas programą.
1. LITERАTŪRОS АPŽVАLGА
1.1. Tuberkuliоzės sukėlėjų аpžvаlgа
TB infekcija gali pažeisti įvairius žmogaus organus, bei audinius: smegenis, inkstus, kaulus ir stuburą [122], tačiau yra pastebima, kad TB dažniausiai pažeidžia plaučius – gali išsivystyti net plaučių vėžys [123].
Pažymima, kad plaučių TB infekcijos šaltinis – asmuo, sergantis atvira plaučių TB [23]. Epidemiologiškai labai pavojinga, bakteriologiškai patvirtinta atvira plaučių, bei DAV– TB, kai ligonis į aplinką išskiria ligos sukėlėjus [50].
Tuberkuliozę sukelia tuberkuliozės mikobakterijos (TM) [58] – Mycobacterium tuberculosis,
Mycobacterium bovis, Mycobacterium avium, Mycobacterium africanum [39;45], dar minimos ir Mycobacterium microti, Mycobacterium canettii, Mycobacterium caprae and Mycobacterium pinnipedii. Dažniausias sukėlėjas yrа pаtоgeninė bаkterijа Mycоbаcterium tuberculоsis (MTB), kuri
plinta tik žmonių tarpe [7] . Mikrobakterijos lėtai auga, yra atsparios tiek šalčiui tiek karščiui, bei etilo alkoholiui, gyvena makrofaguose, bei labai lėtai sunaikinamos [88].
Moksliniais tyrimais patvirtinta, kad liga perduodama lašeliniu būdu, t.y. kostint, čiaudint, kalbant su infekuotu asmeniu [36], tokiu būdu ir užkrečiа plаučių mаkrоfаgus. Yrа dvi gаlimоs bаigtys susirgus mаkrоfаgų infekcijа: 1) užkrėsti mаkrоfаgаi gаli būti nustаtyti įgimtоs imuninės sistemоs efektоrinių ląstelių (subrendusių limfоcitų) ir likviduоtа аrbа 2) pаtоgenаi gаli tоliаu dаugintis ląstelėse (infekcijоs židinyje), kаs gаliаusiаi vedа į jų žūtį ir nаujų mаkrоfаgų užkrėtimą. Vystаntis ligаi pаgаl аntrąjį būdą imuninė sistemа gаli inicijuоti T ląstelinį аdаptаcinį imunitetą, leidžiаnti šeimininkо оrgаnizmui išnаikinti bаkterijаs prаdiniаme infekcijоs židinyje. Jeigu аdаptаcinis imunitetаs nėrа pаjėgus nugаlėti pаtоgenų, tаi gаli sukelti nekоntrоliuоjаmą M. tuberculоsis bаkterijų аugimą ir vėliаu išplisti per limfinę sistemą, bei sudаryti аntrinius infekcinius židinius. Šiоs infekcijоs vietоs gаli būti plаučiuоse аrbа kаi kuriаis аtvejаis ir netgi kituоse оrgаnizmо аudiniuоse. Tоkie infekciniаi susirgimаi pаsireiškiа įvаirių lаipsnių sunkumо klinikiniаis ligоs pоžymiаis, kurių negydаnt mirštа dаugiаu nei 50 prоc. pаcientų. Tаip pаt yrа tаrpinė situаcijа: аdаptаcinis imunitetаs sugebа аpribоti pаtоgeninių bаkterijų аugimą kоntrоliuоjаnt jų metаbоlizmą. Tаi vykstа ne vienerius metus, netgi dešimtmečius, iki kоl prаdedа silpnėti imunitetаs, dėl kuriо atsinaujina latentinė ligos forma [108].
Kiti perdavimo būdai – alimentarinis, per pažeistą odą tiesioginio kontakto būdu, per placentos kraujagysles, amniono vandens ar infekuotą gimdos takų sekretą, jeigu motina yra TB
nešiotoja, taip pat TB galima užsikrėsti vartojant sergančių gyvulių nepasterizuotą pieną ir jo produktus [36].
Anot Sakamoto (2012) žmogaus MTB infekcijos dažniausiai prasideda įkvėpus aerozolio lašelių, turinčių tuberkuliozės bacilų, tiesiogiai atsikosėjus atvira plaučių forma sergančiam asmeniui. Infekcinė dozė asmeniui yra tarp 1 –200 bacilų; nors ir vienas aerozolio lašelis gali turėti tarp 1 ir 400 bacilų. Bacilos keliauja į alveoles, kur jos greitai fagocituojamos alveolių makrofagų. Šie makrofagai stimuliuojami Toll–like receptorių (toliau TLRs) ir kitų struktūros atpažinimo receptorių (toliau PRRs) tam, kad gamintų prouždegiminius citokinus ir chemokinus, valdant didesnio kiekio leukocitų įdarbinimą infekcijos srityje. Visų pirma atkeliauja neutrofilai ir monocitai, kurie fagocituoja papildomas bakterijas, išskiria daugiau citokinų ir chemokinų ir pradeda organizuoti ankstyvąją granuliomą. Dendritinės ląstelės taip pat fagocituoja MTB ir tada migruoja į regioninius limfmazgius, kad pateiktų mikobakterinius antigenus limfocitams. Galų gale susiformuoja gerai organizuota granulioma, susidedanti iš centrinių, infektuotų makrofagų, apsauptų epitelioidinių makrofagų, putotų ląstelių ir Laganso tipo atsitiktinių daugiabranduolinių gigantiškų ląstelių su periferiškai įdarbintais limfocitais ir pluoštine kapsule (1 pav.).
1 pav. Žmogaus plaučiai [100]
Ši struktūra yra balansas tarp infekcijos šeimininko izoliavimo ir MTB apsaugos nuo IFN–γ gaminančių limfocitų. Laikui bėgant granuliomos centras pereina nekrozę ir šiurkščiai ir histologiškai, atsiranda sūrio išvaizdos aukštas mirusių makrofagų lipidų ir proteinų kiekis (1 pav. 2b.) MTB adaptuojasi prie aplinkos pirmenybiškai savam metabolizme naudojant riebiasias rūgštis, lėtinant aktyvią replikaciją, didinant ląstelių sienų storį, įeinant į ramią būseną [100].
Įdomu tai, kad žmogaus viršutinės plaučių skiltys padeda bakterijai augti dėl aukštesnio deguonies spaudimo ir uždelsto imuninio atsako. Nepaisant plataus MTB pasklidimo pirminės infekcijos metu, dauguma infekuotų, bet sveikų individų susitvarko su šiais pažeidimais ir jie netampa simptomiški. Neesant ligos progresavimo, infekuotas asmuo gali neturėti simptomų metus ar dešimtmečius, bacilai egzistuojant latentinėje būsenoje. Tai yra sugebėjimas nustatyti lėtinę besimptomę infekciją, kartu su reaktyvacija ir perdavimu naujiems neinfekuotiems šeimininkams, kas
veda prie didelio MTB, kaip patogeno aktyvumo. Bet kokia būsena, veikianti imuninę sistemą, tokia kaip ŽIV ar kita infekcija, senyvas amžius, neteisinga mityba, piktybinės ligos, imunosupresiniai vaistai gali vesti prie reaktyvavimo ar antrinio susirgimo [100].
Akcentuojama, kada asmenys, turintys latentinę TB savo organizme turi mikobakteriją (MTB), bet ji nėra aktyvi ir nesukelia ligos, nepasireiškia TB būdingi požymiai ir žmogus neplatina ligos [56]. Tuo tarpu, apie 10 proc. infekuotų individų išsivysto rimta, pavojinga gyvybei liga ar pirminė šioje stadijoje progresyvi liga. Ją sukelia didelė bakterijų koncentracija, padidėjęs bakterijų virulentiškumas, imunosupresija ar genetinis jautrumas [100].
Anot WHO (2008, 2009) [122] žmogaus organizmo atsparumą TB bakterijai silpnina netinkama mityba, silpna imuninė sistema, pervargimas, neigiamos emocijos, pergyvenimai, lėtinės plaučių, skrandžio ligos [42], cukrinis diabetas [96;10], nesaikingas alkoholio ir intraveninių narkotikų vartojimas [68], rūkymas [118; 47; 11; 106 ; 83 ; 65 ; l2;] ŽIV/AIDS [68] , mažas kūno svoris [34]. Ligai vystytis padeda prasta asmens ir aplinkos higiena [78; 32; 37], bei neprieinamos sveikatos priežiūros paslaugos ir ligonio neigiamas požiūris į ligą, jos gydymą [105].
Taigi, TB pavojinga ne tik sergančiajam, bet ir aplinkiniams [14], todėl labai svarbu kuo anksčiau TB įtarti, diagnozuoti, bei ją išgydyti [105]. Todėl sekančiame poskyryje aptariame prieštuberkuliozinius vaistus, bei jų ypatumus.
1.2. Prieštuberkuliоziniаi vаistаi
Antituberkulioziniai vaistai – tai chemoterapiniai vaistai, kurie stabdo TB mikobakterijų dauginimąsi ir sumažina jų virulentiškumą. TB chemoterapija pirmą kartą buvo įvesta 1946 metais, efektyviam gydymui buvo naudojami penki vaistai: rifampicinas (RIF), izoniazidas (INH), etambutolas (ETH), streptomicinas (STR) ir pirazinamidas (PZA) [7]. Tai pirmos linijos anti TBC vaistai (1 grupė) – pagrindiniai, efektyvūs, mažiau toksiški (pirmo pasirinkimo vaistai tuberkuliozei gydyti – rekomenduojami keturių vaistų kombinacijoje, gydant vaistams jautrią TBC. Antros linijos anti TBC vaistai (2,3,4 grupės) yra (alternatyvūs, rezerviniai), toksiškesni, vartojami tik atsiradus atspartumui pirmiausiai pasirenkamiems vaistams, negavus klinikinio atsako į įprastą terapiją. Trečios linijos anti TBC vaistai (5 grupė) neturi aiškaus veiksmingumo [130].
Pirmos eilės, nekomplikuota TB chemoterapija apima keturių pagrindinių vaistų naudojimą: rifampiciną (1), izoniazidą (3), etambutolą (4) ir pirazinamidą (2) (2 pav.), vaistai skiriami 2 mėnesių intensyviai fazei. Toliau seka 4 mėnesių tęstinis gydymo etapas, naudojant tik rifampiciną ir izoniazidą [35].
Rifampicinas (1) Piramizidas (2)
Izoniazidas (3) Etambutolis (4)
2 pav. Pirmos eilės antituberkuliozinių vaistų cheminiai junginiai [35]
Plačiau aptariami pirmos eilės antituberkulioziniai vaistai:
Rifamicinai (2 pav. – 1) yra stipriai slopinantys mikobakterinę veiklą. Trys pusiau sintetiniai rifamicinai – rifampicinas, rifapentinas ir rifabutinas – buvo naudojami įvairių mikrobų infekcijų gydymui [129].
Rifampicinas – yra pats svarbiausias tuberkuliozės gydymo vaistas. Vaistas naudojamas nuo
1966 m. Rifampicinas yra baktericidinis vaistas, kuris užmuša augančias, metaboliškai aktyvias bacilas, kaip ir bacilas stacionarioje fazėje, kurios metu yra sumažintas metabolizmas. Tačiau nors ir rifampicinas dažnai naudojamas gydime, tačiau jis turi daug trūkumų: 1) didelis atsparumo dažnumas, dėl spontaninės rpoB geno, kuris koduoja RNR–polimerazės β–subvieneto regioną, mutacijos; 2) probleminiai šalutinis poveikiai, ypač, kai jis vartojamas didelėmis dozėmis; 3) vaistų sąveika, kadangi jis stipriai skatina CYP450 fermentus. Tai ypač problematiška ŽIV pacientams, patiriantiems antiretrovirusinį gydymą. Rifampiciną naudojant kartu su pirazinamidu, tuberkuliozės gydymas sutrumpėja iki šešių mėnesių [5].
Rifapentinas – yra ilgalaikis pusiau sintetinis rifamicinas. Jis buvo atrastas 80–aisiais ir yra
aktyvesnis nei rifampicinas. Tačiau jis parodė kryžminį atsparumą su rifampicinu. Jo geros farmakokinetinės savybės gali būti naudingos trumpinant gydymą [92] ir TB gydymui su pertraukomis [129].
Rifabutinas – patvirtintas FDA (JAV Maisto ir vaistų administracijos) Mycobacterium avium
kompleksiniam gydymui. Jis parodė didelį mikromolių mikrobicidinį aktyvumą tiek M. tuberculosis, tiek M. Avium [95] . Skirtingai nuo rifampicino ir rifapentino, rifabutinas mažesniu laipsniu skatina CYP450 [121] ir todėl rekomenduojamas ŽIV pacientams [8].
Galima paminėti ir streptomiciną, kuris yra aminoglikozidų grupės antibakterinis nuo TB vaistas, aktyvus baltymams prieš visas bakterijas. Streptomicinas mikobakterijas veikia baktericidiškai, bet sunkiai patenka į ląsteles, todėl nevisiškai sunaikina intraląstelines bakterijas. Streptomicinas vartojamas tuomet, kai reikalingas švirkščiamas vaistas, t.y. sunkioms, galimai gyvybei grėsmingoms TB formoms gydyti. Kad nepasireikštų atsparumas kartu skiriami ir kiti vaistai [55].
Teigiama, kad rifаmpicinаs ir streptоmicinаs (3 pav.) yrа rezerviniаi аntrоs eilės prepаrаtаi, skiriаmi sergаnčiаm аtspаriа tuberkuliоze [55]. Jie efektyvūs, tаčiаu brаngūs ir dаžniаu sukeliа dаugiаu tоksinių reаkcijų nei stаndаrtiniаi pirmоs eilės prepаrаtаi [51; 13; 55].
Rifampicinas Streptomicinas
3 pаv. Rifampicino ir streptomicino cheminė sudėtis [55]
Pirmоs eilės sintetiniаms prieštuberkuliоziniаms vаistаms priskiriаmi izоniаzidаs, etаmbutоlis ir pirаzinаmidаs (2 pav.) [128].
Izoniazidas (2 pav. – 3) yra vienas iš svarbiausių vaistų tuberkuliozės gydymui. Jis buvo naudojamas nuo 1952 [5]. Tačiau teigiamia, kad nors izoniazidas turi baktericidinį poveikį sparčiai augančioms bakterijoms, jis turi ribotą poveikį lėtai augančioms (paprastai ląstelėje) ir su pertraukomis augančioms (paprastai ląstelės išorėje) bakterijomis [44].
Pirazinamidas (2 pav. – 2) yra nikotino rūgšties darinys, kurio molekulinė struktūra yra panaši į izoniazido. Tačiau, nėra M. tuberculosis kryžminio atsparumo pirazinamidui ir izoniazidui. Pirazinamidas yra baktericidinis ir turi stiprų sterilizuojamą efektą, daugiausia rūgštinėje terpėje su makrofagais ir ūminio uždegimo sritimis. Pirazinamidas yra efektyviausias vaistas šios populiacijos sunaikinime. Pirazinamido serilizavimo veikla leidžia gydymo laikotarpį su RHZ rėžimu sutrumpinti iki šešių mėnesių .M. tuberculosis yra vienintelis mikroorganizmas jautrus pirazinamidui [125].
Etambutolas (2 pav. – 4) naudojamas gydyme nuo 1966 m. ir yra vienas iš pagrindinių vaistų, naudojamų TBC gydyme. Veikia greitai augančias bakterijas ląstelėje ir ląstelių išorėje. Įprastinėmis dozėmis etambutolas turi bakteriostatinį efektą [44; 7].
SQ109 – tai etambutolio analogas. Vaistas yra aktyvus, tiek prieš vaistams jautrią, tiek prieš atsparią vaistams TB formą (specifiškai slopinant proteino sintezę) [2]. Jis turi sinergetinį aktyvumą su TMC207 ir sąveikoje su PNU–100480 naikina M. tuberculosis in vitro [99], taip pat nustatyta sinergija kartu su rifampinu, izoniazidu in vitro ir gyvūnų modeliuose [79; 93].
Nurodoma, kad izоniаzidаs ir pirаzinаmidаs metаbоlizuоjаmi kepenyse ir eliminuоjаmi. Tоdėl esаnt sunkiаm inkstų funkcijоs nepаkаnkаmumui, izоniаzidо turi būti skiriаmа su piridоksinu – periferinės neurоpаtijоs prоfilаktikаi. Etаmbutоlis šаlinаmаs per inkstus. Tоdėl jо turi būti skiriаmа mаžesnėmis dоzėmis, būtinа stebėti inkstų funkciją ir kreаtininą tirti kаs mėnesį. Izоniаzidаs ir pirаzinаmidаs gаli pаžeisti kepenis ir sukelti hepаtitą. Lаbiаusiаi iš šių medikаmentų hepаtоtоksiškаs yrа pirаzinаmidаs. Pаcientаms, kuriems diаgnоzuоtа kepenų ligа, neskiriаmа pirаzinаmidо [129; 74; 51].
Dabartinė tuberkuliozės chemoterapija, gydant vaistams jautrią TBC formą, apima pradinį dviejų mėnesių gydymą pirmos eilės vaistais, sudarytais iš 4 vaistų junginio: rifampicino (RIF), izoniazido (INH), pirazinamido (PZA) ir etambutolo (EMB): STR, INH, RIS ir PZA ar INH, RIS, PZA ir ETH. 2 mėn. vartojama RIF ir 4 mėnesius INH. Daugeliui vaistų atsparios TB (MDR–TB) rūšys jau nebereaguoja į pirmos linijos vaistus ir yra nenumaldomai plintančios (650 000 atvejų), kaip ir ekstensyviems vaistams atsparios TBC rūšys (XDR–TB), kurios atsparios fluorochinolonui (FQ) – antros linijos vaistams (60 000 atvejų) [122]. Latentinės tuberkuliozės gydymas su INH trunka 6 – 9 mėnesius, kad būtų užkirstas kelias veikliosios ligos formos vystymuisi [7].
Аntrоs eilės prieštuberkuliоziniаi vаistаi yrа tiаmidų ir chinоlоnų grupės prepаrаtаi. Šiems vаistаms priklаusо kаpreоmicinаs, terizidоnаs ir prоtiоnаmidаs (4 pav.) [35; 17].
Kapreomicinas Terizidonas Protionamidas
Аntrоs eilės bаkteriоstаtikаi su išreikštu klinikiniu efektyvumu pаprаstаi turi dаugiаu svаrbių šаlutinių pоveikių. Tаi yrа PАS, kаpreоmicinаs, etiоnаmidаs, prоtiоnаmidаs (ir jо dаriniаi, dažniausiai turintys prоpilо liekаną) ciklоserinаs, bei terizidоnаs. Tаip pаt prie šių junginių yrа priskiriаmаs klоfаziminаs, kuris nаudоjаmаs prieš Mycоbаcterium leprаe [55; 35; 117]. Pаgаl ligоs duоmenis gаlimа rinktis ir kitus аntibiоtikus, tаčiаu jų nаudоjimаs yrа diskutuоtinаs, kоl nėrа gаlutinаi nustаtytаs jų veiksmingumаs ir sаugumаs.
2012 m. priešklinikinių ir klinikinių junginių skaičius (DCs), kaip anti TB vaistai, apėmė fluorochinolonus (DC–159a (13), gatifloksaciną ir moksifloksaciną), rifapentiną, oksazolidinonus (AZD5847, linezolidą ir PNU–100480 (14), diarilkvinoliną TMC207 , nitroimidazolius (PA–824 (16) ir OPC–67683), ir benzotiazinoną BTZ043 (15) (5 pav.).
N N OH NH2 H3C O H3C O O F F S N F N O H N O DC – 159a (13) PNU – 100480 (14) O O N N S F F F N+ -O O O H3C F F O O O N N N+ O O -F BTZ – 043 (15) PA – 824 (16)
5 pav. Klinikiniuose ir priešklinikiniuose tyrimuose naudojami junginiai [35]
Fluorochinolonai. Keli fluorochinolonų klasės vaistai yra naudojami kaip antros linijos TB vaistai. Fluorochinolonai veikia M. tuberculosis DNR girazę [92]. Pasak Pasaulio sveikatos organizacijos gairių (WHO, 2009) yra trys MDR–TB gydymui skirti vaistai: levofloksacinas (Lfx), ofloksacinas (Ofx), moksifloksacinas (Mfx). Naujesni fluorochinolonai – moksifloksacinas ir gatifloksacinas, senesni vaistai – ofloksacinas ir levofloksacinas. Moksifloksacinas ir gatifloksacinas yra vystomi vaistams jautriai TB gydyti [41]. Ankstesni vertinimai įrodė moksifloksacino efektyvumą gydant nuo TBC. Gyvūnų modelių ir TBC pacientų tyrimuose moksifloksacinas pasirodė esąs aktyvus prieš M. tuberculosis ir turintis optimalius farmakokinetikos parametrus [114; 75].
DC – 159a – tai naujas plataus spektro 8–metoksi fluorochinolonas, pasižymintis aktyvumu
chinolonais (moksiflokacinu, gatiflokasacinu, levofloksacinu) ar RIF, prieš chinolonui atsparius MDR
M. tuberculosis izoliatus (MIC 90 0,5 ug/ml) ar vaistams jautrius izoliatus (MIC90 0,06 ug/ml.). Taip
pat buvo aktyvus prieš keletą netuberkuliozinių mikobakterijų. Pelių TB infekcijos modelyje, DC– 159a buvo aktyvesnis nei moksifloksacinas pirminėse ir tęstinėse gydymo fazėse [84].
Bedakvilinas (firminis pavadinimas Sirturo, taip pat žinomas kaip TMC207) priklauso
diarilkvilino antibiotikų klasei, pirmasis per dešimtmečius pripažintas naujos klasės vaistas, slopinantis TMC207 protonų perdavimą mikobakterinėje ATP sintezėje [62; 20]. Tačiau nustatyta, kad minimali slopinanti bedakvilino koncentracija (MIC) prieš M. tuberculosis yra labai žema ir jo baktericidinis aktyvumas (pelių modelyje) yra pranašesnis už izoniazido ir rifampicino [2]. TMC207 perėjo I ir II fazės klinikinius tyrimus, kurie parodė gerą saugumą ir praplėstą ankstyvąjį baktericidinį aktyvumą prieš TBC pacientų, kurių skreplių tepinėlis yra teigiamas M.tuberculosis [102]. Bedakvilinas patvirtintas 2012 m. MDR–TB [21] gydymui. Sirturo 2014 m. gavo sąlyginį ES EMA patvirtinimą MDR–TB gydymui [92].
Oksazolidinonai. Kaip papildomi vaistai, reikalingi palaikyti bedakviliną ir delamanidą.
Linezolidas – Tai buvo pirmasis savo klasės sintetinis vaistas FDA patvirtintas 2000 m. [86]
ir skirtas gydyti vaistams atsparią TBC formas kartu su sutezolidu ir AZD5847 [86] Vaistas rodo
in vitro bakteriostatinį aktyvumą prieš vaistams jautrias M.tuberculosis rūšis [3]. Tyrimai rodo, kad
linezolidas naudingas kombinuotoje terapijoje, tačiau pastebėta ir šalutinių efektų [84] – linezolidas yra neurotoksiškas, pastebėtas kaulų čiulpų slopinimas ir hiperlaktemija, gali būti susijusi su mitochondrijų baltymų sintezės slopinimu, jo ilgalaikis vartojimas labai apribotas toksiškumo [28]. Dėl to jo negalima skirti ŽIV pacientams. Be to, pastebėta jo ribota audinių sterilizavimo veikla ir minimalus ankstyvasis baktericidinis aktyvumas [29].
PNU–100480 (Sutezolidas), kaip linezolidas, priklauso oksazolidinono klasės antibiotikams.
Jų veikimo mechanizmas užkerta kelią proteino sintezės iniciacijai [120]. Sutezolidas buvo vienas iš pirmųjų susintetintų oksazolidinono antibiotikų, rodantis padidėjusį antimikobakterinį aktyvumą, palyginus su linezolidu, bet jo kaip anti TBC agento potencialas pastebėtas ir naudojamas pastaruoju metu. In vitro ir pelių modeliai roto, kad sutezolidas gali būti aktyvesnis nei linezolidas prieš TBC. Kadangi linezolidas turi rimtus šalutinius efektus, apimančius optinę ir periferinę neuropatiją ir anemiją, todėl reikėjo saugesnių oksazolidinonų. Nauji analogai rodo identišką ar geresnį in vivo veikimą ir geresnį terapeutinį indeksą [109]. Saugumo, toleravimo ir farmakokinetikos PNU–100480 tyrimai rodo, kad jis nesusijęs su linezolido šalutiniais poveikiais. Jis rodo baktericidinį aktyvumą ex– vivo viso kraujo tyrime. Sutezolidas perejo II klinikinių tyrimų fazę [85].
Posizolidas – kitas oksazolidinono darinys, žinomas kaip AZD5847. Jis yra potencialus,
naujas TB vaistas, kurį vysto AstraZeneca, bei kuris funkcionuoja panašiai kaip linezolidas [9; 31]. AZD5847 iš pradžių buvo skirtas kaip plataus spektro antibiotikas, bet dabar pritaikytas naujam tikslui
– naudojimui kaip anti TBC agentas. Tačiau ilgesni nei 14 dienų gydymo periodai gali sukelti nepageidaujamą hematologinį poveikį [9; 127].
Nitroimidazolai. Yra egzistuojanti vaistų, turinčių antimikrobinį aktyvumą, klasė. Išskiriami du "naujos kartos" ar šios vaistų klasės dariniai – OPC–67683 (dabar žinomas kaip Delamanidas) ir PA–824 – kaip potencialūs TB vaistai OPC–67683 [35; 80].
Delamanidas – antituberkuliozinis antibiotikas, anksčiau žinomas kaip OPC–67683, yra
nitro–dihidro–imidazooksazolio darinys, kuris slopina mikolinės rūgšties sintezę ir yra III klinikinių tyrimų fazėje. Šis junginys yra in vitro ir in vivo aktyvus prieš jautrias ir vaistams atsparias M.
tuberculosis, jam būdingas geras ankstyvas baktericidinis aktyvumas. Delamanidas perėjo II klinikinių
tyrimų fazę [84]. Be to, teigiama, kad OPC–67683 yra nuo 4 iki 16 kartų potencialesnis nei kitas analogas, PA–824 in vitro ir jis neturi kryžminio atsparumo su kitais pirmos eilės TBC vaistais. Nėra duomenų ar bedakvilinas ir delamanidas gali būti saugiai naudojami, kartu gerinant TBC gydymo režimus [27].
OPC– 67683 tapo antruoju naujuoju vaistu, 2014 m. Europoje patvirtintu gydymui nuo MDR–TB. Su Delamanidu (OPC–67683) yra toliau atliekami tyrimai Otsuka Pharmaceutical Companijos [96]. Jie parodė, kad tai yra potencialiai veiksmingas vaistas tiek atspariai vaistams TB, tiek jautriai vaistams TB [109].
Pretomanidas – (PA–824) yra kitas nitroimidazo–oksazolis šiuo metu vystomas TB aljanso.
Tai yra taip pat potencialiai veiksmingas vaistas, tiek atsparus vaistams TB, tiek jautrus vaistams TB. Jis aktyvus prieš latentinę TB formą, tiek prieš aktyvią TB formą [44; 82]. Tačiau teigiama, kad jis turi žemą M.tuberculosis MIC, palyginus su izoniazidu. Šis vaistas efektyvesnis už bedakviliną, už kartu vartojamą pirazinamidą, bedakviliną ir pretomanidą (bet ne už kartu vartojamus pretomanidą ir pirazinamidą), ir palyginus su standartiniu gydymo režimu (kuris apima šiuos vaistus: izioniazidą, rifampiciną ir pirazinamidą su streptomicinu ar etambutoliu) [2]. PA–824 taip pat testuotas in vivo pelėse ir jūros kiaulytėse ir parodė gerą terapeutinį aktyvumą. Šie rezultatai buvo patvirtinti tolimesniuose in vitro ir in vivo modelių tyrimuose. PA–824 saugumo, toleravimo ir farmakokinetikos tyrimai sveikuose žmonėse parodė, kad vaistas gerai toleruojamas duodant 7 dienas ir farmakokinetiniai parametrai buvo pastovūs. Vaistas perejo II klinikinių tyrimų fazę [85].
TBA–354 yra tos pačios klasės kaip ir PA–824, bet yra labiau potencialus priešklinikiniuose
tyrimuose. Jis ilgiau veikia ir turi stipresnį poveikį prieš atsparias ligos formas. Su TBA–354 toliau atliekami tyrimai [91].
Benzotiazinonai – BTZ043 yra naujos klasės, veiksmingasanti TBC vaistas [72]. Preliminarūs įrodymai rodo, kad BTZ043 yra stipraus aktyvumo prieš M.tuberculosis, apimant jautrias vaistams MDR–TB ir XDR–TB rūšis [61]. In vivо šis junginys vаrtоjаnt 37,5 mg/kg dоzę, sumаžinо bаkterijų kiekį 1 ir 2 аtitinkаmаis vienetаis plаučiuоse ir blužnyje [72].
Be BTZ043 kai kurie nauji antituberkulioziniai junginiai yra priešklinikiniame vystymo etape:
DNB1 yra nitro benzamido darinys. DNB1 yra aktyvus prieš tarpląstelinę M. tuberculosis,
tačiau rodo ne šeimininko ląstelės toksiškumą [84].
SQ609 – yra II klinikinių vertinimų fazėje. Pirminiuose vertinimuose SQ609 parodė
aktyvumą prieš M. Tuberculosis H37Rv dviejuose in vitro ląstelių gyvybingumo tyrimuose [4].
SQ641 – kapuramicino analogas, natūraliai atsirandantis nukleozido antibiotikas. Pirmuose in vitro vertinimuose SQ641 buvo aktyvus prieš M. tuberculosis, rodantis 0,12 – 8,0 g/ml MICs ir labai
gerą 55 val. antibiotinį efektą. Jis taip pat pasižymi sinergetiniu aktyvumu su INH, EMB ir SQ109 [84].
BDM31343 – keletas prieštuberkuliozinių vaistų yra iš tiesų pro vaistai, kuriuos reikia
aktyvuoti viduje ląstelės, kad pradėtų veikti. Tokie yra PZA, INH ar ETH. Pastarojo atveju vaistą turi aktyvuoti monoksigenazė EthA, kuri yra reguliuojama transkripcijos represoriaus EthR. Siekdami padidinti esamų vaistų (tokių kaip ETH) veiksmingumą, sukurti nauji junginiai, kurie slopina EthR aktyvumą, taip padidindami EthA prieinamumą ir tokiu būdu stiprinantys antibiotiko aktyvumą. BDM31343 parodė ETH aktyvumo padidėjimą in vitro ir tuberkulioze infekuotose pelėse [81].
CPZEN–45 – yra kaprazamicino lipo nukleozido antibiotikas originaliai apibūdintas kaip
CPZ–B 2003 m. ir gautas iš streptomicino. Jam būdingas specifinis aktyvumas prieš vaistams jautrią ir MDR M. tuberculosis, MICs atitinkamai yra 3,13–12,5 g/ml ir 6,25–12,5 g/ml. Geras jo aktyvumas prieš Mycobacterium avium complex narius ir neturi ryškaus toksiškumo [98].
Ranbezolidas – tai yra naujas antibiotikas, priklausantis oksazolidinono klasei. Jis veikia
plačiu spektru prieš kai kuriuos gramteigiamus mikroorganizmus [84]. Pirminiuose tyrimuose junginys Rbx–8700 parodė gerą in vitro aktyvumą prieš vaistams jautrias ir MDR M.tuberculosis rūšis su MIC50 ir MIC90 atitinkamai siekiančiomis 0,032 ir 0,25 g/ml jautrioms rūšims ir 0,25 ir 1,0 g/ml atitinkamai MDR rūšims [85].
Pastaraisiais metais, vaistams atsparios MTB rūšys sukeldavo atsparią daugeliui vaistų (MDR) ir plačiai vaistams atsparią (XDR) TB formas [35]. 2000 metаis, аpskаičiuоtаs 3,2 prоc. visų tuberkuliоzės nаujų аtvejų buvо MDR. Šių susirgimų gydymо аlgоritmаi yrа sudėtingesni, nes skiriаmi vаistų deriniаi sukeliа dаug šаlutinių nepаgeidаujаmų reаkcijų ir kаrtu pаdidėjа аntrinių infekcijų tikimybė (ŽIV–1) [111; 35; 16]. Šių ligų formų gydymui naudojama platus apytiksliai 25 skirtingų standartinių vaistų (CDs) parinkimas. Vaistai apima fluorochinolus, tokius kaip floksacinas ir moksifloksacinas (5), aminoglikozidai, tokie kaip amikacinas (6) ir kanamicinas, β– laktaminiai antibiotikai tokie kaip imipenemas ir koamoksicilinas – klavulanatas (7), taip pat peptidų antibiotikai tokie kaip kapreomicinas (6 pav.).
Moksifloksacinas (5) Amikacinas (6)
Klavulanatas (7)
6 pav. Vaistai naudojami vaistams atsparioms (MDR) ir (XDR) TB formoms [35]
Mokslininkai nagrinėję TB pabrėžia, kad pavojingiausia yra DAV – TB forma [53:76; 122]. DAV–TB gydymas šimteriopai brangesnis ir trunka kelis kartus ilgiau: ne pusę metų, bet iki 2–3, netgi 5 metų [23], gydymas yra brangus [24] ir veiksmingumas daugiausia siekia 40–60 proc. [53].
1.3. Оksаzоlidinоnų ir Nitrоimidаzоlų grupės junginiаi
MDR M. tuberculоsis pаdermių аtsirаdimаs skаtinа nаujų vаistų pаieškаs. Eperezоlidаs ir linezоlidаs yrа оksаzоlidinоnаi, kurie dаbаr tiriаmi II fаzės klinikiniuоse tyrimuоse. Kiti оksаzоlidinоnаi, kаip АZD – 5847 ir PNU – 100480 prаėjо sėkmingаi I fаzės tyrimų stаdiją. Klinikiniаi tyrimаi didelėmis rifаmpicinо dоzėmis žmоnėms tаip pаt yrа prаdėti. Rifаpentinаs (10 mg/kg), buvо pаtvirtintаs plаučių tuberkuliоzės gydymui 1998 metаis. Fluоrоchinоlоnаi, kаip оflоksаcinаs, ciprоflоksаcinаs, lоmiflоksаcinаs, levоflоksаcinаs, spаrflоksаcinаs ir mоksiflоksаcinаs yrа veiksmingi kоvоjаnt su M.tuberculоsis, tоdėl dаbаr yrа tyrinėjаmi įvаiriuоse klinikinių tyrimų etаpuоse [74; 15]. Nаujesnės mоlekulės tiriamos II ikiklinikinių tyrimų fаzėje yra diаrilchinоlоnai (TMC – 207) ir nitrоimidаzоlai (PА–824 ir ОPC – 67683) [75].
1.3.1. Оksаzоlidinоnų grupės junginiаi
Oksazolidinonų antibakterinių junginių klasė, atrasta vėlyvaisiais 80–aisiais. Jie slopina baltymų sintezę, surišant 50S ribosomos subvieneto peptidiltransferazių centro (PTC) A sritį, taip užkertant kelią tRNR surišimui [101; 60; 17] . Iš esmės jie pаsižymi bаkteriоstаtiniu аktyvumu prieš dаugelį svаrbių žmоgаus pаtоgenų, įskаitаnt vаistаms аtspаrius mikrоbus. Šis mechanizmas yra unikalus, lyginant su kitų antibakterinių agentų mechanizmais. Teigiama, kad oksazolidinonai yra naujos klasės sintetiniai аntibаkteriniai vаistai, turintys unikalią struktūrą ir gerą veiksmingumą prieš patogenines bakterijas [ 49 ; 17; 54 ].
Oksazolidinonai yra veiksmingi prieš meticilinui atsparią Staphylococcus aureus (MRSA), penicilinui atsparius streptokokus, vankomicinui atsparius enterokokus [16]. Oksazolidinonai yra azolų klasė, turinti tarp anglies ir azoto ketogrupę (7 pav.).
7 pav. Оksаzоlidinоno struktūra [86]
1978 m. oksazolidinonai (8 pav. – sulfoksidas 1) pirmą kartą buvo aprašyti dėl jų naudingumo, gydant augalų ligas.
Linezolidas
Po šešių metų nustatytos antibakterinės savybės, specifiškai, sulfodamidas 2 parodė vidutinį veiksmingumą prieš kelias bakterijos rūšis. Struktūrinės 2 variacijos, leido sukurti DuP–721 (3) ir DuP–105 (1987), su žymiai pagerėjusiomis antibakterinėmis savybėmis, susijusiomis su jų pirmtakų junginiais. Paprastai dažniausiai šie du junginiai, kurie vadinami tikraisiais vedančiaisiais junginiais oksazolidinono šeimoje (vedantysis junginys–junginys, kuris rodo farmakologines savybes, kurios
siūlo vertę kaip startinę poziciją vaisto vystymui). Tolimesnis struktūrinis detalizavimas buvo susijęs
su piperazino dariniais (pvz., 4). Šie junginiai parinkti tolimesnei modifikacijai, kadangi turėjo puikų aktyvumą su priimtinu saugumo profiliu. Linezolidas atsirado 1996 m. kaip intensyvių tyrimų rezultatas ir nuo to laiko tapo vedančiuoju junginiu [52].
Šiuo metu trys oksazolidinonai yra klinikinių tuberkuliozės gydymo tyrimų Fazėje II: Linezolidas, Sutezolidas ir AZD–5847 [92].
Linezоlidо sudėtyje vietоje tiоmоrfоlinо frаgmentо yrа įvestаs mоrfоlinо pаkаitаs, kuris suteikiа didelį аktyvumą prieš M. Tuberculоsis [49; 101; 66]. Pаvyzdžiui kоmpаnijоs „Phаrmаciа Upjоhn“ išvystytаs junginys PNU – 100480 (9 pav.) buvо išbаndytаs su pelėmis prieš dešimt аtspаrių
M.tuberculоsis pаdermių ir efektyvumаs pаlygintаs su linezоlidu ir izоniаzidu [93].
9 pav. PNU–100480 Sutezolidas [117]
Sutezolidas (9 pav.) skiriasi nuo linezolidotiomorfolino liekanos reikšmėmis, vietoj morfolino vieno ir yra klinikinių tyrimų II fazėje. Farmakokinetiniai duomenys parodė, kad jis konvertuotas į sulfono ir sulfoksido metabolitus; sulfoksido metabolitas vis dar aktyvus ir siekia kelis kart aukštesnę koncentraciją nei motininis junginys, palaikantis jo aktyvumą. Sutezolidas yra daug aktyvesnis nei linezolidas tiek in vitro (MIC = 0,125 µg/ml) ir in vivo; be to, papildomai, sutezolidas su TMC–207, PA–824 ir klofazinimu daug veiksmingesnis trumpinant žiurkių tuberkuliozės gydymo trukmę, dėka bendro veikimo su kitais pirmos linijos vaistais (RIF–INH–PZA) [120]. Sutezolidas taip pat rodo papildomą poveikį in vitro su SQ109 ir su pirmos linijos vaistais TB infekcijos pelių modelyje [94].
PNU–100480 pаrоdė pаnаšų аktyvumą kаip ir izоniаzidаs, tаčiаu buvо аktyvesni nei linezоlidаs. I ir II fаzės bаndymаi su PNU–100480 yrа bаigti. Jų metu nebuvо nustаtyti nepаgeidаujаmi pоveikiai, kurie pripažinti saugiais ir gerai žmonių toleruojamais [61].
Kitаs оksаzоlidinоnų dаrinys yrа АZD – 5847 (10 pav.), kuris priskiriаmаs nаujоs kаrtоs per ieštuberkuliоziniаms vаistаms (yrа sаugesnis nei linezоlidаs) [117].
10 pav. АZD – 5847 Posizolidas [117]
AZD–5847 neseniai atliktame tyrime nustatyta, kad jo veiksmingumas in vitro yra panašus į
linezolido [9] . Tačiau kаip ir PNU – 100480, АZD – 5847 dаbаr yrа I klinikinių tyrimų fаzėje.
Gydymаs deriniаis su PNU – 100480, mоksiflоksаcinu ir pirаzinаmidu yrа efektyvesnis nei stаndаrtinis gydymаs rifаmpicinu, izоniаzidu ir pirаzinаmidu. Šie duоmenys rоdо, kаd PNU–100480 turi pоtenciаlą sumаžinti tuberkuliоzės gydymо trukmę [66 ;63; 59].
1.3.2. Nitrоimidаzоlų grupės junginiаi
Nitrоimidаzоlų grupės junginiаi yrа ypаtingаi tyrinėjаmi, kаip nаujų tuberkuliоzinių vаistų pаgrindаs. Šie junginiаi pаsižymi аktyvumu prieš оbligаtinius аnаerоbus nei аerоbinius оrgаnizmus. Patrauklumas slypi jų gebėjime slopinti anaerobines bakterijas, todėl šie junginiai gali būti naudojami latentinės tuberkuliozės infekcijos (LTBI) gydymui [77].
5–nitrоimidаzоlų dаriniаi, pаsižymi prieštuberkuliоziniu аktyvumu dėl mоdifikuоtos 1 ir 5 žiedо pаdėties, yrа priskiriаmi 1 kаrtаi. Tоlimesni аktyvumо tyrimаi pаrоdė, jоg reikiа sumаžinti redukcinį junginių pоtenciаlą, tоdėl nitrоgrupė buvо perkeltа į penktąją pаdėtį. Geriаusiаs šiоs klаsės junginių pаvyzdys, yrа metrоnidаzоlаs. Jis buvо išvystytаs ieškаnt prieš trichоmоnоziniu аktyvumu pаsižyminčių cheminių dаrinių, kurie buvо аtrinkti iš 200 įvаiriаusių аzоmycinо (5–nitrоimidаzоlаs) junginių [55].
Metronidazolas (1; 12 pav.) yra pirmos klasės nitroimidazolis, šiuo metu esantis pagrindinių WHO’s vaistų sąraše.
Metronidazolas (1) Azomicinas (2) CGI – 17341 (3)
OPC – 67683 (4) PA – 824 (5)
12 pav. Nitrоimidаzоlų grupės junginiаi [77]
Iki 5–nitroimidazolių klasės metronidazolo antituberkuliozinio aktyvumo nustatymo, 2– nitroimidazoliai buvo pirmieji šios junginių klasės junginiai, pasižymintys antimikobakteriniu aktyvumu. Nustatyta, kad 2–nitroimidazolių dariniai yra vidutiniškai aktyvūs prieš MTB ir prieš daugelį kitų mikroorganizmų. 2–nitroimidazoliai turi apytiksliai 150 mV aukštesnį redukcinį potencialą nei 5–nitroimidazoliai ir todėl yra lengvai redukuoti, palyginus su 5–nitroimidazoliais [77].
Nitroimidazolams reikalingas bioredukcinis aktyvavimas jų bakteriocidiniam aktyvumui. Nitroimidazolio dariniai su mažesniu redukciniu potencialu gali selektyviai prisijungti prie mikroorganizmo redokso sistemos (priešingai žinduoliams) ir sukelti specifišką bakteriocidį poveikį. 2–nitroimidazolių serijos struktūros ir aktyvumo sąryšį (SARs) buvo sunku panaudoti dėl jų aktyvumo sumažėjimo veikiant žinduolių fermentams, todėl buvo susidomėta 4– ir 5–nitroimidazolio junginių dariniais [77].
Pirmieji junginiai, rodantys antimikobakterinį aktyvumą, 2–nitroimidazoliai, nebetiriami dėl jų stabilumo in vivo. Daugiau nei po dešimt metų biciklinių nitroimidazolių serijos buvo panaudotos, kaip radiojautrūs junginiai vėžio terapijoje ir nustatyta, kad jie aktyvūs prieš M.tuberculosis. Labiausiai aktyvus šios naujos klasės junginys buvo CGI–17341 (12 pav.–3), kurio tyrimai buvo nutraukti dėl mutageniškumo. Vėlesni tyrimai parodė, kad mutageniškumas gali būti įveiktas įvedant šoninę grandinę 2 pozicijoje. Dėl šių priežasčių, buvo sukurtos dvi naujos biciklinių nitroimidazolių
serijos: nitroimidazo [2,1–b] oksazinų ir nitroimidazo [2,1–b] oksazolių, kurių aktyviausi junginiai yra atitinkamai PA–824 ir OPC6783 (12 pav. – 4) [77].
OPC–67683 (12 pav. – 4) (taip pat žinomas kaip delamanidas) yra aktyviausias nitroimidazolio [2,1–b] oksazolių serijos junginys yra klinikinio tyrimo III fazėje ir 2014 m. buvo EMA patvirtintas sąlyginiam MDR–TB gydymui ES [96]. Nors jos struktūra yra glaudžiai susijusi su CGI–17341, jis nerodo mutageniškumo bakterijos atvirkštinės mutacijos teste [92].
Аtliekаnt tyrimus su ОPC–67683 buvо nustаtytа, jоg jis yrа pаts аktyviаusiаs iš visų nаujаi tyrinėjаmų nitrоimidаzоlų grupės dаrinių ir nepаsižymi kryžminiu аtspаrumu (rezistentiškumu) su kitаis nаudоtаis prieštuberkuliоziniаis vаistаis. Nuо dоzės priklаusаnčių studijų metu junginys yrа аktyvus prieš viduląstelinius TB sukėlėjus. ОPC–67683 yrа prаnаšesnis už izоniаzidą (INH), bei tоks pаt efektyvus kаip rifаmpicinаs (RIF) [92].
PA–824 (12 pav. – 5) parodė mikromolinį baktericidinį aktyvumą prieš M.tuberculosis H37Rv (MIC = 0,13 mg/ml) ir atsparias rūšis ir nerodo kryžminio atsparumo su kitais TBC vaistais. Nors ir nebuvo įrodyta, kad tai geriausias serijų junginys in vitro, jis parinktas tolimesniems klinikiniams tyrimams, kadangi jis buvo aktyviausias in vivo infekuotose pelėse [92], be to PA–824 pasižymėjo padidėjusiu aktyvumu prieš MTBC su potencialu sumažinti terapijos trukmę [26].
PA–824 šiuo metu yra klinikinių tyrimų II fazėje. Skirtingai nuo metronidazolo jis yra aktyvus prieš replikuojančią ir statinę M. tuberculosis ir veikia skirtingais mechanizmais. Aerobinėmis sąlygomis atrodo, kad sukelia hidroksimikolinės rūgšties kaupimąsi ir slopina ląstelės sienelės biosintezę [71] ,o anaerobinis poveikis yra tikriausiai dėl tarpląstelinio NO išlaisvinimo [103]. PA–824 reikalauja mikobakterinio deazaflavino nitroreduktazės redukcinio aktyvavimo išlaikymo [19] (Rv3547), kurį katalizuoja trijų skirtingų neaktyvių metabolitų ir azoto reaktyvių rūšių formavimąsi, apimantį azoto oksidą, kuris savo ruožtu sąveikauja su citochromais ir todėl blokuoja kvėpavimo grandinę [103].
TBA–354 (13 pav.) yra perspektyvus naujos kartos nitroimidazolio junginys. Jos struktūra yra labai artima PA–824 ir šiuo metu yra ikiklinikiniuose tyrimuose [57].
Preliminarūs duomenys rodo, kad TBA–354 gali būti geras klinikinių tyrimų kandidatas, nes jis labai aktyvus tiek in vitro, tiek ūminės infekcijos pelės modelyje ir jo apykaitos stabilumas ir ADME (absorbcijos, pasiskirstymo, metabolizmo ir ekskrecijos) profilis yra geresnis nei PA–824 [92].
Tyrimо rezultаtаi parоdė, kаd nitrоimidаzоlų grupės junginių šiuо metu vis dаugėjа. Jie pаsižymi didesniu аktyvumu prieš оbligаtinius аnаerоbus nei аerоbinius оrgаnizmus. Šis skirtumаs yrа аiškinаmаs tuо, jоg bаktericidiniаm аktyvumui yrа reikаlingаs аrоmаtinės nitrоgrupės redukаvimаs.
1.4. Struktūrоs ir аktyvumо ryšio in silicо tyrimų rezultatai
Siekiant kuo anksčiau išsiaiškinti riziką, susijusią su vaistų metabolizmu ar jo slopinimu, dažniausiai naudojami in silico struktūros ir aktyvumo ryšio (structure – activity relationship, SAR) modeliai [25]. Toliau analizuojami struktūrоs ir аktyvumо ryšio junginiai, kurie daro įtaką ir veikia baltymų sintezę kaip inhibitoriai.
Rifamicinai. (14 pav.) yra antimikobakterinių vaistų klasė, susijusi su rifampicinu, vienu labiausiai vartojamų TBC vaistų. Šios vaistų klasės nariai dalinasi tuo pačiu veikimo mechanizmu ir slopina transkripciją, surišant bakterijos RNR–polimerazės β–subvienetą [46].
Rifamicinai buvo plačiai tiriami ir SAR analizė rodo, kad hidroksigrupių modifikacijos abiejose pozicijose 21 ir 23 netoleruojamos ir sukelia aktyvumo praradimą; C25 deacetilinimas neveikia aktyvumo; naftaleno grupės modifikacijos yra galimos, tačiau hidroksigrupė ties 8 pozicija privalo būti išlaikyta; modifikacijos 3 padėtyje yra labiau toleruotinos; žiedo uždarymas 3 ir 4 pozicijose taip pat yra galimas (14 pav.) [6].
Oksazolidinonų – SAR klasės junginio tyrimai atskleidė, kad: N–arilogrupė yra būtina aktyvumui; 5–S–konfigūracija yra būtina; 5–acilaminometilo grupė yra pageidautina; elektronų akceptorinė grupė arilo žiede pagerina aktyvumą; papildomi pakaitai proksimaliniame aromatiniame žiede neturi įtakos antibakteriniui aktyvumui, tačiau gali keisti farmakokinetiką ir tirpumą [92].
15 pav. Oksazolidinonų SAR analizė [92]
Klofazaminas (CFM) (16 pav.) yra riminofenazino darinys, susintetintas prieš 60 metų. Tada klofaziminas buvo specifiškai suprojektuotas, kad giliai įsiskverbtų, akumuliuotųsi į makrofagą ir gebėtų sunaikinti tarpląstelinę bakteriją. Jo veiksmingumo nenuoseklūs duomenys in vivo modeliuose ir didelės jo absorbcijos tarprūšinės variacijos paskatino atsisakyti naudoti CFM [92].
Klofaziminas turi fenazino centrinį branduolį, pakeistą imino grupe 3 pozicijoje, būtiną antibakterinei veiklai. Iš tiesų, ši dalis yra atsakinga už šio junginio redokso veiklą; be to prie centrinės dalies yra prijungti du fenilo žiedai C2 ir N5 padėtyse (16 pav.) [92].
16 pav. Riminofenazino klasės SAR analizė [92]
CFM būdingos kai kurios nepalankios savybės pvz.: kaupimasis riebalų audiniuose, odos blukimas, susijęs su aukštu molekulės lipofiliškumu. Siekiant pagerinti fizikines, chemines ir farmokokinetines savybes, buvo susintetinti kiti klofazimino analogai [92].
Šių naujai susintetintų junginių struktūros ir aktyvumo ryšys parodė keletą galimų struktūros modifikacijų, skirtų patobulinti šios serijos tirpumą (16 pav.) [127]: elektronus pritraukiančios grupės su N5 padėtyje esančiu fenilo žiedu yra svarbios palaikant aktyvumą; 4–tetrahidropiranilas ir 4– metilcikloheksilas yra pageidaujami iminogrupės azoto pakaitalai, norint gauti junginius tiek su stipriu aktyvumu, tiek ir su puikiu farmakokinetiniu (PK) profiliu; fenilo žiedo, sujungto su C2 azotu pakeitimas heteroaromatiniu žiedu (piridinu) suteikia puikų tirpumo padidėjimą, 2–metoksi piridilo pakaitas parodė sumažėjusią pelių odos pigmentaciją galimai dėl tarpmolekulinių vandenilinių jungčių ir sumažėjusių tarpmolekulinių pi– sąveikų.
Optimizuojant klofazaminą buvo sukurtas TBI–166 (16 pav.), užtikrintas didesnis saugumo profilis ir išsaugotas antimikobakterinis aktyvumas. Šio junginio veiklos mechanizmas vis dar neaiškus, tačiau pastarasis tyrimas rodo, kad klofaziminas yra veikiamas mikobakteriniu II tipo NADH kvinono oksidereduktazės (NDH–2) fermentu ir tada vyksta spontaniška redukuoto CFM reoksidacija deguonimi, tikėtina, kad proceso metu gaminasi reaktyviosios–deguonies rūšis (ROS), greičiausiai O2−
[48]. Klofazimino redukcija apima azoto grupes prie fenazino žiedo kartu su imino pakaitalu ir aukštais ROS generavimo lygiais, gali suteikti tarpląstelines koncentracijas, sukeliančias ląstelės mirtį. Taip pat pasiūlyta hipotezė, kad CFM galėtų veikti surišant tiek DNR guanino bazę, tiek stimuliuojant
fosfolipazę A2, kuri galėtų paaiškinti jo priešuždegimines ir imunitetą stimuliuojančias savybes. Klofaziminas šiuo metu naudojamas gydyti MDR ir XDR pacientus, kai nėra kitų pasirinkimų [33].
Klofaziminas ir TBI–166 yra plačiai aktyvūs in vitro [69] prieš įvairias M.tuberculosis rūšis (ir jautrias ir atsparias). Klofaziminas ir TBI–166 buvo testuoti prieš tarpląstelinę M.tuberculosis H37Rv, replikuojant tarp J774A. 1 makrofagų: stebėtas abiejų junginių priklausomas nuo dozės aktyvumas ir slopinimo vertės. Pagaliau, CFM ir TBI–166 buvo išbandyti žemo deguonies–atkūrimo tyrime (LORA), kad būtų galima nustatyti aktyvumą prieš nesireplikuojantį M.tuberculosis H37Rv. Įdomu tai, kad abu junginiai parodė skirtingas potencijos prieš replikavimą ir tarpląstelines bakterijas reikšmes, rodančias kompleksišką šių junginių veikimo režimą. TBI–166 charakterizuojamas žemesniu lipofiliškumu ir geresniais PK parametrais klofazimino atžvilgiu [92].
Bedakvilinas – Šis diarilkvinolinas atrinktas iš įvairių skirtingų cheminių serijų prototipų per fenotipo atranką ir buvo optimizuotas. Visi sintetinti junginiai susiję su Struktūra 1 ir Struktūra 2 yra pateikti 17 paveiksle.
Struktūra 1 Struktūra 2
17 pav. Bedakvilino serijos SAR analizė [92]
SAR bedakvilino serijos analizė pateikta 17 paveiksle: R1 – halogeno atomai, ypač bromas yra tinkamas pozicijoje C6; R2 – alkiloksi– yra primenybinė grupė, geriau jei tai yra metiloksigrupė;
R3 – naftilogrupė yra geriausias aromatinis pakaitas; R4 ir R5 – abu pakaitai metilogrupė ir etilogrupė yra geri, bet geriau metilogrupė; R6 ir R7 – vandenilis (pakaito nebuvimas) yra geriausias sprendimas. Junginiams pagal struktūrą 2: R8 – metilogrupė yra geriausias pakaitas [92].
Pradedant šiais pakaitais ir po cheminės pagrindinio junginio optimizacijos buvo išvystyta serija diarilkvinolino ir 20 susintetintų molekulių parodė potencialų antimikobakterinį aktyvumą
in vitro. Potencialiausias junginys buvo grynas enantiomeras TMC207, taip pat žinomas kaip Sirturo.
Sirturo yra struktūriškai skirtingas nuo fluorochinolono ir chinolino klasių. Svarbiausias skirtumas yra šoninė grandinė centrinio heterociklino chinolino žiedo pozicijoje C3, kur yra tretinis alkoholis ir
tretinis aminas, abu atsakingi už antimikobakterinę veiklą. Absoliutus asimetrinių centrų konfigūravimas R,S; anglį nešantis fenilo pakaitas yra R, kai prie anglies prijungta hidroksigrupė yra S. [92].
ATP sintezė yra ląstelinis bedakvilino taikinys. Sirturo prisijungia prie fermento c subvieneto, sukeldamas M. tuberculosis energijos badą, kas veda prie pH homeostazės disbalanso bakterijoje [4].
M.tuberculosis ir M. smegmatis (abiejų Sirturo atsparių rūšių) genomo seka rodo taškines mutacijas
gene, kuris koduoja ATP sintezę, transmembraninės porcijos dalį F0 [30]. Be to nėra kryžminio atsparumo su kitais anti TBC vaistais, kadangi jam būdingas visiškai skirtingas veikimas. Bedakvilinas turi potencialų in vitro antimikobakterinį aktyvumą prieš vaistams jautrius ir vaistams atsparius klinikinius izoliatus MICs [92].
Nitroimidazoliai. Nitroimidazo [2,1–b] oksazinai – buvo patentuoti pirminiai SAR tyrimai, kuriuos analizuojant buvo prieita išvados sintetinti PA–824 (5), vedančio biciklinio junginio, turinčio nitroimidazą [2,1–b]. Buvo tiriamas daugumos junginių aktyvumas prieš Mycobacterium bovis rūšis, kai tik keli parinkti tirti prieš vaistams atsparias ir vaistams jautrias MTB formas. Dauguma junginių turi benziloksigrupę, prisijungusią prie oksazino žiedo. 2,4–di–pakeisti ir 3–pakeisti benziloksi– analogai buvo neaktyvūs, 4–pakeisto benziloksigrupės buvo aktyvios su 4–trifluormetilo pakaitu (48) buvo mažiau aktyvūs nei 4– trifluormetoksigrupė (PA–824). Benziloksi pakaitas (49) buvo aktyviausias junginys in vitro. Nitroimidazo [2,1–b]oksazinų S–izomerai buvo 100 kartų aktyvesni nei atitinkami R–izomerai. Prijungiant karbonato, karbamato ir karbamido pakaitus prie oksazino žiedo ir pakeisto benzilo žiedo buvo gauti junginiai su tokiu pačiu ar geresniu MICs prieš M. bovis rūšis [77].
–
18 pav. PA – 824 SAR analizė [77]
PA–824 struktūros aktyvumo ryšio tyrimai (18 pav.) rodo, kad: nitrogrupė yra labai svarbi aktyvumui; nors 6 pozicija gali toleruoti pakaitus, reikalingos lipofilinės grupės; stereochemija yra taip pat svarbi – S–enantiomerai yra 10–kartų aktyvesni; reikalinga griežta biciklinė sistema, atviro žiedo
junginiai yra neaktyvus; deguonies atomo keitimas metilenu sukelia aktyvumo praradimą, kai sieros ar azoto atomai yra gerai toleruojami; bet kurios grupės 6 pozicijoje pakeitimas amino vienetu ir šoninės grandinės pailgėjimas sukelia aktyvumo padidėjimą; eterinės grupės keitimas karbamidu ar karbonatu išlaiko aktyvumą; orto– ir meta– pakaitai benzilo grupėje sukelia aktyvumo netekimą.
Analizuojant struktūros ir aktyvumo ryšį PA–824, PA–647 ir TBA–354 nustatyta, kad PA– 647 dariniai buvo labiau atsparūs nei PA–824, tačiau visiškai jautrūs CGP–70520 ir parodė tik nedidelį poveikį prieš TBA–354. Visi šių junginių dariniai buvo visiškai atsparūs prieš TBA–354, tačiau visiškai jautrūs CGI–17341 ir parodė tik nedidelį pasipriešinimą CGP–70520. Tai yra perspektyvūs nitroimidazolų grupės antituberkulioziniai junginiai, kuriems būdingas didelis aktyvumas prieš
M.tuberculosis. Vertinant TBA–354 aktyvumą SAR prieš Mycobacterium tuberculosis, galima daryti
prielaidą, jog tai yra siauro spektro baktericidinis poveikis in vitro, kuris palaiko aktyvumą prieš
Mycobacterium tuberculosis H37Rv izogenines padermes. Atsparūs dariniai atsiranda esant 3 × 10 (–
7) dažniu. In vitro tyrimai patvirtino, kad TBA–354 turi didelį biologinį prieinamumą ir mažą vaistų sąveiką. TBA–354 turi piridino, kurio sudėtyje yra biarilo su išskirtiniu veiksmingumu prieš lėtinę tuberkuliozę. Jis pasirinktas kaip naujos kartos prieštuberkuliozinis nitroimidazolo preaparatas [115].
PA–824 (dozės 200, 600, 1000 ir 1200 mg/dieną) parodė baktericidinį aktyvumą, panašų į pirmos linijos vaistų. Pagal SAR, nitrogrupė yra svarbi anti TBC aktyvumui. Be oksazino žiedo buvo paruošti kiti šešianariai heterociklai, bet anti TBC aktyvumas lieka iš esmės su oksazino žiedu ir, mažesniu laipsniu, su tiazino žiedu. Susintetintos įvairios „uodegų“ asortimento variacijos ir kai kurios jų rodo padidėjusį in vitro ir in vivo potencialą, ir yra priešklinikinėje tyrimo stadijoje. Dviejų elektronų netekimas iš tikrųjų vyksta ne tik nitrogrupėje, bet imidazolo žiede ir iškelta hipotezė, kad gauti tarpiniai junginiai reaktyvuoja azoto junginius, apimančius ir azoto oksidą [103]. Anaerobinėmis sąlygomis išvesta koreliacija tarp des–nitro tarpininko ir ląstelių naikinimo kiekio rodo, kad tai yra tam tikrose sąlygose egzistuojantis baktericidinis mechanizmas. Tačiau anaerobinėse sąlygose identiškas mechanizmas nėra žinomas, nors ir gali būti pastebimas mikolinės rūgšties biosintezės slopinimas. Akivaizdus sudėtinis šios klasės junginių veikimo režimas teikia pakankamai iššaukiantį jų anti TBC veiklos optimizavimą.
OPC–67683 (taip pat žinomas kaip delamanidas). Šių junginių SAR analizės tyrimai (19 pav.) atskleidė, kad: 2 padėtyje būtina metilo grupė, R konfigūracija yra svarbi junginių aktyvumui; fenoksimetilas 2 pozicijoje suteikia geriausią aktyvumą; lipofilinė fenoksigrupė para– piperidino žiedo padėtyje yra susijusi su aktyvumo padidėjimu; –OCF3 yra geriausias pakaitas; orto – ir meta – fenoksi
pakeisti junginiai yra mažiau aktyvūs.
OPC–6783 veikia tuo pačiu mechanizmu kaip ir PA–824 ir yra aktyvesnis in vitro ir in vivo. Jis parodė submikromolinį baktericidinį aktyvumą prieš atsparias rūšis ir nerodo kryžminio atsparumo su kitais anti – TBC vaistais. Kaip PA–824 ir OPC–6783 yra aktyvūs tiek prieš replikuojančias, tiek prieš statines mikobakterijas, pastebėtas jų tarpląstelinis antimikrobinis aktyvumas. Jie labai aktyvūs lėtiniame TB pelių modelyje su kitais TB vaistais; faktiškai jokio antagonizmo su kitais vaistais nerasta in vitro ir in vivo. OPC–6783 yra nelengvai metabolizuojamas žmonių ir pelių kepenų mikrosomų ir nerodo slopinančių ar indukcinių efektų CYP fermentams, be to, palaiko aktyvumą taip pat ir imunodeficitinėse pelėse ir gali būti laikomas naudingu kandidatu gydant ŽIV infekuotų pacientų TBC [40].
20 pav. SQ109 cheminė struktūra ir SAR [92]
SQ109 (20 pav. ) yra 1,2–etilendiamino pagrindo junginys, esantis klinikinių tyrimų II fazėje. Tai identifikuota naudojant kombinatorinį kietosios fazės sintetinį EMB analogų ieškojimo metodiką su pagerinta potencija prieš M.tuberculosis. Pirminis dėmesys buvo skirtas modifikuoti amino pakaitus, paliekant nepakeistą etilenediamino branduolį.
Sintetintų junginių SAR analizė (20 pav.) rodo, kad: etilendiamino pagrindas yra minimalus reikalavimas aktyvumui; tiek alkilo pakaitų dydis tiek pobūdis ant etilendiamino pagrindo yra labai svarbūs aktyvumui; bet kurio azoto bet koks pokytis sukelia aktyvumo praradimus; labai α–šakotos alifatinės liekanos yra daug efektyvesnės [92].
SQ109 daug aktyvesnis nei EMB tiek in vitro tiek in vivo. SQ109 aktyvus tiek prieš vaistams jautrias tiek prieš vaistams atsparias M.Tuberculosis rūšis. Be to, SQ109 buvo aktyvus prieš
M. Tuberculosis viduje makrofagų palyginus su INH ir labiau nei EMB. Be to, in vitro kombinacijų
vertinimas parodė sinergetinius SQ109 efektus su daugeliu egzistuojančių TBC vaistų, taip pat su vaistais tobulinamais kliniškai [94; 92].
21 pav. Cheminė struktūra BTZ038, BTZ044 ir BTZ043 [92]
Benzotiazinonų susintetintų junginių struktūros aktyvumo sąryšių analizė (21 pav.) atskleidė, kad: sieros ir deguonies atomai tiazino žiede yra būtini; azoto grupė 8 pozicijoje yra būtina aktyvumui; atitinkantys amino– ir hidroksilamino dariniai yra mažiau aktyvūs; elektrono akceptorinė grupė yra reikalinga 6 pozicijoje; abiejose pozicijose (5 ir 7) reikalingi protonai; variacijos leistinos 2 pozicijoje [92].
BTZ038 yra raceminis enantiomerų BTZ043 (S) ir BTZ044 (R) mišinys; abu enantiomerai parodė tą pačią potenciją in vitro, todėl BTZ043 pasirinktas sekančioms studijoms. BTZ043 parodė nanomolinį baktericidinį aktyvumą in vitro prieš M.tuberculosis H37Rv ir M. smegmatis, kuris panašus į INH ir etambutolį; jis palaiko panašų aktyvumą prieš daugeliui vaistų aktyvias rūšis. In vitro kombinacijos tyrimai neparodė antagonizmą tarp BTZ043 ir kitų TBC vaistų ar vaistų kandidatų; be to pastebėta bedakvilino sinergija. Tarpląstelinis naikinimas ir BTZs citotoksiškumas testuotas
M.tuberculosis infektuotuose makrofaguose, naudojant didelio kiekio atrankos metodą. BTZ043 yra
labiau aktyvus prieš tarpląstelines bakterijas nei INH. Rifampinas parodė gerą selektyvumo indeksą, bei didesnes vertes koncentracijas nei INH, išbandžius aukščiausias koncentracijas [92].
Imidazopiridino amidai. (IPAs) yra perspektyvi antituberkuliozės junginių klasė, veikianti slopindami kvėpavimo citochromo bc1 kompleksą, identifikuotą pagal fenotipo komercinių cheminių
