| Zusammenfassung: | The development of nucleoside triphosphate prodrugs is one of the outstanding goals in the application of antivirally active nucleoside reverse transcriptase inhibitors. Here, we firstly report on a nucleoside triphosphate analogue in which contain two different acyloxybenzyl-masks (AB-masks). The aim is to increase the degradation rate for the fast formation of NTP and the stability for cell deli... The development of nucleoside triphosphate prodrugs is one of the outstanding goals in the application of antivirally active nucleoside reverse transcriptase inhibitors. Here, we firstly report on a nucleoside triphosphate analogue in which contain two different acyloxybenzyl-masks (AB-masks). The aim is to increase the degradation rate for the fast formation of NTP and the stability for cell delivery. Thus, γ-non-symmetric-dimasked TriPPPro-compounds was synthesized and they are active against HIV-1 and HIV-2 in cultures of infected wild-type human CD4+ T-lymphocyte (CEM/0) cells and more importantly in thymidine kinase-deficient CD4+ T-cells (CEM/TK-). However, from the hydrolysis studies both in PBS and CEM cell extracts, there is no obvious selective cleavage behaviour between different AB-masks. Interestingly, when one AB-mask was modified with methoxytriglycol group with a diester linker, the other AB-mask with alkanoate was cleaved predominately. Unfortunately, these compounds are less potent than the TriPPPro-compounds with two alkanoate AB-masks.
Furthermore, the γ-phosphate was covalently modified by a lipophilic alkyl residue and d4TTP as the nucleotide analogue. Primer extension assays using HIV’s reverse transcriptase (RT) and different cellular DNA-polymerases show a high selectivity of this type of γ-modified nucleoside triphosphates (NTPs) to act as substrates for RT while the compounds proved to be non-substrates for cellular DNA-polymerases β. Thus, the delivery of these γ-alkyl-triphosphate derivatives might potentially lead to a higher selectivity of these NTPs to act in infected vs. non-infected cells which might result in lower side effects. Additionally, a series of acyloxybenzyl (AB)-prodrugs of these γ-modified nucleoside triphosphates was prepared. In contrast to our previously disclosed TriPPPro-approach, here the intracellular delivery of a stable γ-alkyl-nucleoside triphosphate is envisaged. Successful and selective delivery of γ-alkyl-d4TTP was demonstrated in CEM cell extracts. In contrast to d4TTP, γ-alkyl-d4TTPs showed a very high stability in cell extracts towards dephosphorylation. In antiviral assays, the compounds were potent inhibitors of HIV-1 and HIV-2 in cultures of infected wild-type CEM/0 cells and more importantly in CEM/TK- cells.
Die Entwicklung von Nukleosidtriphosphatprodrugs ist eines der herausragenden Ziele bei der Anwendung von antiviral wirksamen Nukleosid-Reverse-Transkriptase-Inhibitoren. In dieser Arbeit wurden Nukleosidanaloga hergestellt, welche zwei verschiedene Acyloxybenzyl-masken (AB-Masken) am γ-Phosphat aufweisen. Das Ziel besteht dabei in einer Erhöhung der Stabilität des Triphosphats in einem zellularen... Die Entwicklung von Nukleosidtriphosphatprodrugs ist eines der herausragenden Ziele bei der Anwendung von antiviral wirksamen Nukleosid-Reverse-Transkriptase-Inhibitoren. In dieser Arbeit wurden Nukleosidanaloga hergestellt, welche zwei verschiedene Acyloxybenzyl-masken (AB-Masken) am γ-Phosphat aufweisen. Das Ziel besteht dabei in einer Erhöhung der Stabilität des Triphosphats in einem zellularen Medium, bei einer gleichzeitig schnelleren Spaltung der Acylesterbindung. Die dabei darstellten Verbindungen wurden in Zelltests gegen HIV-1 und HIV-2 getestet und zeigten Aktivitäten in natürlichen humanen CD4+T-Lympocyten (CEM/0) wie auch in Thymidinkinase defizienten CD4+ T-Zellen (CEM/TK). In den durchgeführten Hydrolysestudien in Phosphatpuffer und CEM/0-Zellextrakt konnte kein selektives Spaltverhalten zwischen den verschiedenen verwendeten AB-Masken beobachtet werden. Wenn jedoch eine AB-Maske mit einer Methoxytriglycol-Gruppe versehen wurde, konnte eine bevorzugte Spaltung der verbleibenden AB-Maske, welche eine Esterfunktion aufweist, beobachtet werden. Es zeigte sich jedoch, dass diese Verbindungstypen im Vergleich zu Verbindungen mit zwei klassischen AB-Masken eine deutlich geringere Aktivität aufweisen.
Darauf aufbauend wurde das γ-Phosphat von d4T-Triphosphat mit einem lypophilen Alkylrest versehen und primer-extension assays mit der viralen HI-Transkriptase und verschiedenen DNA-Polymerasen durchgeführt. Es konnte festgestellt werden, dass die Alkyl-modifizierten NTPs Substrate für die virale HI-Transkriptase, nicht jedoch für die DNA-Polymerase β, sind. Durch diese Unterscheidung werden bei einer potentiellen Verabreichung der Alkyl-modifizierten NTPs weniger Nebenwirkungen auftreten. Zusätzliche wurden die Alkyl-modifizierten NTPs mit einer weiteren Acyloxybenzyl-Gruppe am γ-Phosphat versehen. Im Gegensatz zum bisherigen TriPPPro-Konzept wird dabei jedoch nur das Alkyl-modifizierten NTP freigesetzt und nicht das Nucleosid-Triphosphat. Die Freisetzung des stabilen Alkyl-modifizierten NTP konnte in CEM/0 Zellextrakten nachgewiesen werden und im Gegensatz zu d4TTP zeigte das modifizierte NTP eine deutlich höhere Stabilität gegenüber einer Dephosphorylierung. In weiteren antiviralen Untersuchungen zeigte sich auch eine potente Inhibierung von HIV-1 und HIV-2 in Zelkulturen von infizierten CEM/0 Zellen und viel wichtiger auch in CEM/TK- Zellen. |
