Entwicklung von Zeise´s Salz Derivaten als Antitumormittel

Intrinsische oder erworbene Resistenz ist eines der Hauptprobleme in der Therapie maligner Tumore. Der Mechanismus der Resistenzentwicklung ist sehr komplex und kann vielfältig sein. Beteiligt sind unter anderem ein veränderter Wirkstofftransport (verringerte Tumorzellaufnahme und erhöhte Wie- derausschleusung), erhöhter Metabolismus, Mutation der Wirkstoffziele oder eine erhöhte Reparatur geschädigter DNA. Deshalb ist es unser Ziel, antitumorwirksame Verbindungen zu entwickeln, die an Zielstrukturen in der Tumorzelle binden, die dort in erhöhtem Maße gebildet werden und das Zell- wachstum stimulieren. Eine dieser Zielstrukturen ist die Cyclooxygenase 2 (COX-2), die normalerweise an entzündlichen Prozessen beteiligt ist. Jedoch ist sie auch in der Lage das Wachstum von Brust- oder Darmkrebszellen zu stimulieren. In einer ersten Studie konnten wir zeigen, dass die Bindung des nichtsteroidalen An- tirheumatikums (NSAR) Aspirin an Metallcluster die Hemmwirkung auf die COX und die Zytotoxizi- tät erhöht. In diesem Zusammenhang konnten wir erstmalig zeigen, dass die älteste metallorganische Verbindung, das Zeises Salz, pharmakologisch aktiv ist und z.B. die COX-1 durch Platinierung der Aminosäuren Thr385 and Ser516 effektiv hemmt. Im Gegensatz zu Cisplatin, welches heute das am meisten verwendete Zytostatikum darstellt, wurde Zeises Salz bis jetzt nicht als Arzneistoff entwickelt, da es im wässrigen extrem instabil ist. Wird Zeises Salz aber über eine Alkenol Brücke mit Aspirin verbunden, erhöht sich die Stabilität und die COX inhibierende Potenz. Gleiches gilt auch für die Zytotoxizität, die aber immer noch 10x niedriger als bei Cisplatin ist. Mit diesen hoffnungsvollen Resultaten sind wir jetzt in der Lage, Derivate des Zeises Salz als selektive Antitumorwirkstoffe zu entwickeln. Durch strukturelle Modifikationen soll die Stabilität weiter erhöht werden, um einen Abbau unter phy- siologischen Bedingungen zu minimieren. Ein weiteres Ziel ist es, die COX-2 Selektivität zu erhöhen. Dies soll durch Substituenten am Aspirin oder durch den Austausch von Aspirin gegen COX-2 selek- tive NSAR, z.B. Celecoxib, erfolgen. Mit diesen Komplexen sollten dann gezielt Tumorzellen abgetö- tet werden, die unter dem Einfluss von COX-2 ein beschleunigtes Wachstum zeigen. Da die COX Enzyme in unserem Körper aber weit verbreitet sind, ist es nötig, die Wirkstoffe an Transportmoleküle zu binden, die diese selektiv, z.B. in hormonabhängige Brustkrebszellen, anreichern. Dies kann er- reicht werden, wenn der Carrier einen selektiven Estrogenrezeptormodulator, wie z.B. Tamoxifen, darstellt. Tamoxifen ist ein Antiestrogen und wird in der Therapie des hormonabhängigen Brustkreb- ses eingesetzt. Werden Tamoxifen-Derivate mit Zeises Salz gekoppelt, sollte es somit möglich sein, zwei intrazelluläre Zielmoleküle, die COX und den Estrogenrezeptor, zu hemmen. Beide sind für ein erhöhtes Wachstum von Brustkrebs verantwortlich. Alle Komplexe werden auf COX Hemmung und Zytotoxizität in Zellkulturexperimenten untersucht. Stabilitäts- und Zellaufnahmestudien komplettieren die Versuche. Die interessantesten Verbindungen werden dann einer erweiterten Testung unterzogen, um genauere Aussagen über den Wirkmechanis- mus (z.B. Bindung an Biomakromoleküle) zu erhalten. Dabei kommen Methoden der Massenspektro- metrie und der Atomabsorptionsspektroskopie zum Einsatz.

Die Suche nach neuen Cisplatin-ähnlichen Komplexen mit einer alternativen Wirkungsweise zur Behandlung Cisplatin-resistenter Tumore ist ein wichtiges Thema in der Medizinischen Chemie. Ebenso die Entwicklung von Arzneistoffen, welche über spezifische Angriffspunkte Wirksamkeit gegenüber häufigen hormonabhängigen Tumoren (wie bestimmten Formen von Brustkrebs) besitzen. Dieses Forschungsprojekt zielt hierbei auf die Entwicklung von Substanzen ab, welche über gleichzeitig mehrere pharmakologische Angriffspunkte Tumorzellwachstum hemmen (Multitargeting). Eine attraktive Leitstruktur hierfür ist das sog. Zeise's Salz, für das wir in Vorarbeiten zeigen konnten, dass es mit dem Cyclooxygenase (COX)-Signalweg interferiert, der an der Regulierung von Entzündungen und Schmerzen beteiligt ist. Dieser Stoffwechselweg spielt aber nachweislich auch eine Rolle bei der Entstehung und dem Fortschreiten von Krebs und bei der Regulierung der Mikroumgebung von Tumoren. Zeise's Salz selbst zeigte jedoch in vitro keine Zytotoxizität gegen Tumorzellen oder gesunde Zellen. Dies könnte die Folge eines schnellen Abbaus im Zellkulturmedium oder der Bildung weniger starker DNA-Wechselwirkungen im Vergleich zu Cisplatin sein. Die biologische Aktivität kann jedoch optimiert werden, wenn das Zeise-Salz chemisch modifiziert wird, z.B. über eine Alkyl-Kette mit Acetylsalicylsäure (ASA) verbunden wird. Die resultierenden ASA-Alk-PtCl3-Komplexe zeigten Zytotoxizität und eine hohe COX-1-hemmende Wirkung. Ziel dieses Forschungsprojekts war es daher, Verbindungen mit höherer Aktivität zu entwickeln. Auch wurde durch Kopplung von Zeise's Salz an einen selektiven Östrogenrezeptor-Modulator die Wirkung solcher Substanzen auf hormonabhängige Brustkrebszellen untersucht. Diese Arbeit zur Struktur-Wirkungs-Beziehung hat gezeigt, dass es grundsätzlich möglich ist, Zeise's-Salz für therapeutische Zwecke zu optimieren. So erhöhte z.B. der Austausch des Ethylens gegen einen ASA-Alkenol-Ester die Stabilität in wässriger Lösung. Darüber hinaus führten Substituenten am ASA-Teil zu Komplexen mit höherer COX-2-hemmender Potenz und Zytotoxizität im Vergleich zu Zeise's Salz, abhängig von der Art des Substituenten und seiner Position am aromatischen Ring. Durch den Austausch von ASA gegen eine antiöstrogene Verbindung (GW7604) beobachteten wir eine hohe Affinität zum Östrogenrezeptor, eine selektive Anreicherung in Östrogenrezeptor-positiven Tumorzellen und eine starke Hemmung der COX-1/2-Isoenzyme. Verbindungen mit solchen Multitargeting-Eigenschaften sind für die Therapie von Krebserkrankungen von großer Bedeutung.