LASSBio 20 Anos:
Episódios Científicos de uma Trajetória de Dedicação, Inspiração e Transpiração
Carlos Alberto Manssour Fraga
E-mail: cmfraga@ccsdecania.ufrj.br
CCS, 25 e 26 de Setembro de 2014
1989: O início da relação / Moduladores da Cascata do Araquidônico
Barreiro E. J. & Fraga, C. A. M. (1999) Química Nova 22, 744-759.
NSAID’s
RECEPTOR IP Análogos de PGI
2Prostaciclina
A Motivação: Usar Produtos Naturais Brasileiros como Matéria-Prima
BARREIRO E. J. & FRAGA, C. A. M. (1999) Química Nova 22, 744-759.
Safrol como Bióforo Natural O
O 6 1’
3’
MeO
MeO
R
Ocotea pretiosa Óleo de sassafrás: 80%
Piper hispidinervum (Pimenta longa) Embrapa (BR) - Acre 6
Safrol
Características Biofóricas
E L E T R Ô N I C A S
H
I
D
R
O
F
Ó
B
I
C
A
S
R = H R = M e O
O
O
N S
O O
C O O H
C H 3 O
C l
N O
O
C O 2 H O
O O
C O O H C H 3
C H 3 S O R
O O
Pharm. Acta Helv., 1999 Pharm. Acta Helv., 1999
Synth. Comm., 1999
J. Braz. Chem. Soc. 1993
J. Heterocycl. Chem., 1992 J. Pharm. Sc., 1992
Safrol
Anti-trombótico
Anti-trombótico
Novo agente cardioativo
NSAI
Indometacina
Sulindaco
Oxicam
Benziléter de O-oxima
J. Chem. Res. 1982
COX-2
Bioorg.Med.Chem.Lett.,1998.
O
O O C O O H H O
O S O 2 C H 3
N H N
H R = H
R = M e O
O C H 3 S O 2 N H
O R
C O 2 H
O
O S O 2 N C H 3 O H O N H
N
O
O S
O O H N
C H 3 N
Nova classe de analgésicos
J. Heterocycl. Chem., 1995 O
O O
H3C
CO2H
Isosafroxicams
CIRPE test
FRAGA, C. A. M. & BARREIRO, E. J. (1992) Journal of
Heterocyclic Chemistry, 29, 1667-1669.
Um grande desafio: O sistema oxabiciclo[3.3.0]octano e os análogos de prostaciclina
+ EXO RMN H
160 MHz
FRAGA, C. A. M., BARREIRO, E. J. (1996) Chemical and Pharmaceutical Bulletin, 44, 2157-2161.
1991-1994
Mudança de Paradigma: A identificação das Isoformas da Ciclooxigenase
LAGES, A. S., SILVA, K. C. M., MIRANDA, A. L. P., FRAGA, C. A. M., BARREIRO, E. J. (1998) Bioorganic and Medicinal Chemistry Letters, 8, 183-188.
PGHS-2 (COX-2)
Isoforma induzida envolvida na produção de PG’s em processos fisiopatológicos
AINEs
Metabolismo Hepático
Efeito Sistêmico
Metabólito AINE ativo
Diminuição de prostaglandinas da mucosa gástrica
W
N N
S
NH2 O
O
CH3 F3C
N N N H3C
N
R2 R1 NH
S LASSBio-321 R1 = R2 = CH3 LASSBio-356 R1 = R2 = Ph LASSBio-367 R1 = R2 = H LASSBio-445 R1 = H,R2 =CH3 LASSBio-446 R1 = Ph, R2 = CH3
celecoxibe
a) Isosterismo clássico de anel b) Transpoisção do GF
c) Retroisosterismo: -SO2-NH2 para -NHSO2-CH3
O
O CH3
Novos derivados bipirazólicos
N N N H3C
CH3 NH2
Atropoisômeros
sistema terfenílico padrão bipirazola
LASSBio-456
Antiinflamatórios Bipirazólicos
VELOSO, M, P.; ROMEIRO, N. C.; SILVA, G. M. S.; ALVES, H. M.; DORIGUETTO, A. C.; ELLENA, J.;
MIRANDA, A. L. P.; BARREIRO, E. J. & FRAGA, C. A. M. (2012) Chirality, 24, 463–470.
2001
aR aS
MATHEUS, M. E. ; OLIVEIRA, L. F. ; FREITAS, A.
C. C. ; CARVALHO, A. M. A. A. ; BARREIRO, E. J.
(1991) Brazilian Journal of Medical and Biological Research, 21, 1219-1222.
FRAGA, C. A. M., BARREIRO, E. J. (2006) Current Medicinal Chemistry, 13, 167-198.
DUARTE, C. D., BARREIRO, E. J., FRAGA, C. A. M. (2007) Mini-Reviews in Medicinal Chemistry, 7, 1108-1119.
O Nascimento a Era das N-Acilidrazonas (NAH) Bioativas no LASSBio
Protótipos:
Analgésicos
Antiinflamatórios
Anti-agregante plaquetários ESTRUTURA
PRIVILEGIADA
R O
N H
N H
Ar N
NH R
N O
N R
N N H R
N N N
H R
O
S
R
R
N
O
O
R R
S HN
R
N N
NH
S
R
NH
N N R
N N
NH
R
S N N
H R
R
R 2
3 4
protótipo
3 2
3
X = S,O
W = H,Cl,Br,F,OMe,NMe,OH,Me (E)
NAH
X Ar= W
,
FRAGA, C. A. M., BARREIRO, E. J. (2006) Current Medicinal Chemistry, 13, 167-198.
Diversidade Molecular de N-Acilidrazonas (NAH) Bioativas obtidas
pela Estratégia do Bioisosterismo
LIMA, P. C., LIMA, L. M., SILVA, K. C. M., LEDA, P. H. O., MIRANDA, A. L. P., FRAGA, C. A. M., BARREIRO, E. J. (1999) European Journal of Medicinal Chemistry, 35, 187-203.
Derivados 1,3-Benzodioxolil-N-Acilidrazônicos, seus isósteros sulfonilidrazônicos e homólogos insaturados e saturados,
sintetizados a partir do safrol.
Descoberta do Protótipo Cardioativo LASSBio-294
Inotrópico Positivo e Vasodilatador
Mecanismo de Ação Inovador
Receptores de Adenosina A2A
SUDO, R. T., ALBUQUERQUE, E. X., BARREIRO, E. J., ARACAVA, Y., CINTRA, W. M., MELO, P. A., NOEL, F. G., ZAPATA- SUDO, G., SILVA, C. L. M., CASTRO, N. G., FERNANDES, P. D., FRAGA, C. A. M., MIRANDA, A. L. P., US Patent 7,091,238, 15 de Agosto de 2006 .
PRONEX 1996
Principais Modificações Estruturais Introduzidas no Protótipo LASSBio-294
Principais Modificações Estruturais Introduzidas no Protótipo LASSBio-294
a = Introdução de grupos com diferente perfil de contribuição estereoeletrônica;
b = Substituinte R na posição 6 do anel benzodioxola – efeitos estereoeletrônicos;
c = Alquilação do grupamento farmacofõrico – Modificação da habilidade como doador de ligação de H; Alterações conformacionais;
d = Introdução de substituintes alquila – Efeitos estéricos e/ou conformacionais;
e = Redução da dupla ligação imínica – Modificação da extensão de conjugação do grupamento farmacofórico; aumento da liberadade conformacional;
f = Troca do anel tiofeno por núcleos isostéricos com diferentes contribuições eletrônicas;
g = Introdução de grupos com diferente perfil de contribuição estereoeletrönica.
“lead optimisation is defined as those activities that are required to optimise a screening hit to a pre-clinical candidate. Thus, lead optimisation invariably comprises synthetic and medicinal chemistry, biochemical and functional screening, computer-aided drug design, in vitro and in vivo pharmacokinetic studies and physicochemical (e.g. solubility, partition coefficient and acidity) studies”
Baxter, A. D. & Lockey, P. M. (2001) Drug
Discov. World 2, 9–15.
Silva, A. G. et al. (2005) Bioorg. Med. Chem. 13, 3431.
Kummerle, A. E. et al. (2009) Eur. J. Med. Chem. 44, 4004.
Zapata-Sudo et. al. (2010) Am. J. Hypertens. 23, 135.
N N O
R H
O O N N
O
R H
O O
S N N
O
R H
O O
O N N
O
R H
O O
NH
LASSBio-294 (R = H)
LASSBio-785 (R = CH3) LASSBio-129 (R = H) LASSBio-1003 (R = CH3)
LASSBio-1028 (R = H) LASSBio-1456 (R = CH3) LASSBio-123 (R = H)
LASSBio-1004 (R = CH3)
Compostos IC
50(M)
com endotélio
sem endotélio N-acilidrazonas
LASSBio-294 74,0 >100
LASSBio-129 >500 >500
LASSBio-123 81,0 >500
LASSBio-1028 >200 >200
N-metil-N-acilidrazonas
LASSBio-785 10,2 18,5
LASSBio-1003 40,8 15,7
LASSBio-1004 3,5 11,1
LASSBio-1456 3,1 17,8
Grupo Metila
Propriedades Estereoeletrônicas PM = 15,03
RM = 5,65 cm
3/mol
Hansch =0,56
Hammett = -0,17
“The Methylation Effect in Medicinal
Chemistry”
Barreiro, E.J.;
Kummerle, A.E.;
Fraga, C. A. M.
(2011) Chem. Rev.
111, 5215.
LASSBio-785
Identificação da Provável Conformação Bioativa de N-Acilidrazonas Vasoativas
Contratura de aorta induzida por fenilefrina
Compostos Heterocíclicos Bioativos Descobertos no LASSBio
N
N N
S H3C
OCH3 N O
R2 R1
N
N N
S H3C
OCH3 N
N O
H W
N
N N
X H3C
R1
R2
X = S X = O X = NH
N N
N S H3C
O Cl
O
OH O
N N
N S H3C
O O
OH O
Cardoso, C. R. et al.
(2002) Bioorg. Med.
Chem. Lett. 2002, 12, 9.
Fraga, A. G. M. (1999) M.Sc. Thesis, IQ-UFRJ.
CARVALHO, A. S. et al.
(1996) J. Braz. Chem.
Soc. 7, 247.
CARVALHO, A. S.
et al. (1996) J.
Heterocyclic Chem. 33, 309.
FRAGA, A. G. M. et al.
(2000) Eur. J. Pharm.
Sci. 11, 285.
LASSBio-341
NAH
PEREIRA, E. F. R.
et al. (1998) Abstracts of XIII Annual Meeting of FESBE, 15.026,
p. 305. N
N N X H3C
OH W
(LASSBio-292) X = S (LASSBio-844) X = NH
2 3
Huang, Q.
et al.
(2000) J.
Med. Chem.
43, 71.
Cook’s Pharmacophoric Model for BZDP Ligands
LASSBio-341
15
Descoberta de Protótipos Neuroativos: Derivados Pirazólicos e 1,2,3- Triazólicos N-Fenilpiperazínicos com Ação Antipsicótica
Menegatti, R. et al. (2003) Bioorg. Med. Chem. 11, 4807.
Neves, G. et al. (2010) Bioorg. Med. Chem. 18, 1925.
p.o., 5 mg/kg
ANOVA): diferente do grupo veículo+veículo ***P<0,001; diferente do grupo veículo+apomorfina; ###P<0,001.
Mecanismo de Ação Mecanismo de Ação
““Aripiprazola Aripiprazola--like like”: ”:
Agonista de autoreceptores D2 (Pré) Antagonista de receptores 5-HT
2AAgonista de receptores 5-HT
1APROCAD-CAPES
Profa Stela M. K. Rates (UFRGS) Profa Teresa Dalla Costa (UFRGS)
Profa Valéria de Oliveira (UFG)
Farmacodinâmica in vitro
Farmacodinâmica in vivo
Farmacocinética
Metabolismo
Toxicidade
BARREIRO, E. J., CÂMARA, C. A., VERLI, H., MÁS, L. B., CASTRO, N. G., CINTRA, W. M., ARACAVA, Y., RODRIGUES, C. R., FRAGA, C. A. M. (2003) Journal of Medicinal Chemistry, 46, 1144-1152.
N
N N N
H3C NH2
N N
NH2
N
LASSBio-501 LASSBio-560
IC
50= 6,39 μM IC
50= 6,0 μM
AChE: Sítio Aniônico Periférico
Descoberta de Protótipos Anti-Alzheimer: Inibidores de AChE
Análogos a Tacrina
Viegas-Jr., C. et al. (2005) Bioorg. Med. Chem. 13, 4184.
Viegas-Jr., C. et al. (2003) PI-0305690-2, depositada em 08/10/2003 (PCT).
Castro, N. G. et al. (2008) Eur. J. Pharmacol. 580, 339.
Compostos IC
50(M) ChE Total BuChE
Tacrina 0,16 0,21
Galantamina 3,10 --- LASSBio-767 7,32 150,1
Novos Protótipos Anti-Alzheimer Semissintéticos: LASSBio-767
• LASSBio-767 é um inibidor reversível, não competitivo de colinesterase cerebral;
• LASSBio-767 apresenta reduzido perfil de efeitos colaterais, em função de sua ação seletiva como inibidor de ChE versus BuChE, associada a sua ação como antagonista de receptores muscarínicos M2 e M3;
Docking de LASSBio-767 no sítio ativo da AChE (Torpedo californica) - FlexE
N+
CH3
H O H O
H3C
11 O
H3C
Cl-
Cassia spectabilis
(-)-Spectalina
LASSBio-767
Semissíntese
Parceria:
Profa Vanderlan
Bolzani (NUBBE)
UNESP-Araraquara
MENEGATTI, R., SILVA, G. M. S., ZAPATA-SUDO, G., RAIMUNDO, J. M., SUDO, R. T., BARREIRO, E.
J., FRAGA, C. A. M. (2006) Bioorganic and Medicinal Chemistry, v. 14, p. 632-640.
NASCIMENTO-JR, N. M., MENDES, T. C. F., LEAL, D. M., CÔRREA, C. M. N., SUDO, R. T., ZAPATA- SUDO, G., BARREIRO, E. J., FRAGA, C. A. M. (2010) Bioorganic and Medicinal Chemistry Letters, 20, 74-77.
DOR NEUROPÁTICA: Agonista de Receptores Muscarínicos (M1/M2)
Planejamento de Análogos de Agonistas de Receptores Benzodiazepínicos: LASSBio-873 e LASSBio-981
hM2 muscarinic receptor
Um novo paradigma: A Busca por Protótipos Multialvo para Doenças Multifatoriais
LIMA, L. M., CASTRO, P., MACHADO, A. L., FRAGA, C. A. M., LUGNIER, C., MORAES, V. L.
G., BARREIRO, E. J. (2002) Bioorganic and Medicinal Chemistry, v. 10, p. 3067-3073.
MACHADO, A. L., LIMA, L. M., ARAÚJO-JÚNIOR, J. X., FRAGA, C. A. M., KOATZ, V. L. G., BARREIRO, E. J. (2005) Bioorganic and Medicinal Chemistry Letters, 15, 1169-1172.
Atividade sobre o recrutamento de neutrófilos induzida por LPS, correlacionada com sua ação inibitória sobre o TNFα em modelos in vivo.
Antiinflamatório
Anti-TNFα
“….a second possibility of therapeutic intervention on multifactorial diseases consists of modulating two distinct bio-targets that belong to different biochemical “windows” , related to the same physiopathology. The main advantage of this strategy, known as symbiotic approach (SA), resides in the improvement of the synergic effects, which if appropriately balanced, could promote direct consequences on the efficacy of new hybrid lead drug candidates, called symbiotic prototypes or drugs. ”
Fraga, C. A. M. & Barreiro, E. J. (2008) Curr. Drug Ther. 3, 1.
Hibridação Molecular e os Fármacos Simbióticos
VIEGAS-JÚNIOR, C., DANUELLO, A., BOLZANI, V. S.,
BARREIRO, E. J., FRAGA, C. A. M. (2007) Current Medicinal
Chemistry, 14, 1829-1852.
DUARTE, C. D., TRIBUTINO, J. L. M., LACERDA, D. I., MARTINS, M. V., ALEXANDRE-MOREIRA, M. S., DUTRA, F., BECHARA, E. J. H., DE-PAULA, F. S., GOULART, M. O. F., FERREIRA, J., CALIXTO, J. B., MIRANDA, A. L. P., BARREIRO, E. J., FRAGA, C. A. M. (2007) Bioorg. Med. Chem., 15, 2421-2433.
TRIBUTINO, J. L. M., SANTOS, M. H. L., MESQUITA, C. M., LIMA, C. K. F., DA-SILVA L. L., MAIA, R. C., DUARTE, C. D., BARREIRO, ELIEZER J., FRAGA, C. A. M., CASTRO, N. G., MIRANDA, A. L. P., GUIMARÃES, M. Z. P. (2010) British Journal of Pharmacology, 159, 1716-1726.
Inibidor de COX-1/COX-2 Agonista CB
1Antagonista TRPV-1 (IC
50= 14 µM) Receptor TRPV-1
LASSBio-881 (20 µM)
Planejamento Estrutural de LASSBio-881:
Protótipo NAH Multialvo
LACERDA R. B., LIMA, C. K. F., DA-SILVA L. L., ROMEIRO, N. C., MIRANDA, A. L. P., BARREIRO, E. J., FRAGA, C. A. M. (2009) Bioorganic and Medicinal Chemistry, 17, 74-84.
LIMA, C. K. F., SILVA, R. M., LACERDA R. B., SANTOS, B. L. R., SILVA, R. V., AMARAL, L. S., QUINTAS, FRAGA, C. A. M., BARREIRO, E. J., GUIMARÃES, M. Z. P., MIRANDA, A. L. P. (2014) Plos One, e99510.
Inibidor COX-2 Antagonista TRPV-1
(IC
50= 0,58 µM) Anti-TNFα
Agonista Misto de Receptores de Adenosina A1 e ANTI-HIPERALGÉSICOS: DOR NEUROPÁTICA A2A
Novos Protótipos Imidazo[1,2-a]piridínicos
Planejados como Híbridos Moleculares do Inibidor
de MAPK p38 SB203580 e do Inibidor de COX-2
Celecoxibe .
Agonista Inverso de receptores canabinóides
(CB2) (Diaz et al., 2009) The University of Texas
Inibidores da proteína do capsídeo do HIV-1
(Tian et al., 2009)
Peking University, Center for Biologics Evaluation and Research, (FDA)
Antiinflamatório Inibidor de COX-1 (Tributino et al., 2009) Universidade Federal do Rio de
Janeiro Antagonista de receptores
vanilóides TRVP-1 (Tributino et al., 2010) Universidade Federal do Rio de
Janeiro Moduladores de receptores
tirosina-quinases (Leonard et al., 2006) (WO2006/101937 A1) Janssen
Pharmaceutica N.V. [US/BE]
Duarte, C. D. et al.
(2007)
Mini Rev. Med. Chem.
7, 1108.
Diaz, P. et al. (2009) J. Med. Chem. 52, 444.
Tian, B. et al. (2009) Bioorg. Med. Chem. Lett. 19, 2162.
Tributino, J. L. M. et al. (2009) Bioorg. Med. Chem. 17, 1125.
Tributino, J. L. M. et al. (2010) Brit. J. Pharmacol. 159, 1716.
Leonard, K. et al. (WO2006/101937 A1).
Privileged Structures:
“ ... single molecular framework capable to provide useful ligands for more than one receptor.... ”
(Evans, B. E. et al. (1988) J. Med.
Chem. 31, 2235).
Caracterização do Grupamento N-Acilidrazona como Estrutura Privilegiada: SBDD
N-acilidrazona
N HN O
O O
F
F N
HN O
O O
F F
Ar1 N N O
R Molecular
Simplification
bond "a"
rupture
"b"
Cyclization
a b
NAH NAH NAH
zardaverine
Target N-acylhydrazone Series R= H or CH3
N N O
Ar2 R
O
O
O O
O
O
N N O
CH3 H
O
O
O
N N O
CH3 H
O
O
N N O
CH3 H
O
O N
N O
CH3 H
O
O O
O
N N O
CH3 H
O
O
Cl
N N O
CH3 H
O
O
HO
LASSBio-1359 PDE-4 IC50 = 140 nM PDE-5 IC50 = 23% (10 µM) LASSBio-1366
PDE-4 IC50 = 300 nM PDE-5 31% (10 µM)
LASSBio-1386 PDE-4 IC50 = 105 nM
PDE-5 IC50 = 150 nM LASSBio-1372
PDE-4 IC50 = 110 nM PDE-5 5% (10 µM)
LASSBio-1379 PDE-4 IC50 = 150 nM PDE-5 27% (10 µM)
LASSBio-1393 PDE-4 IC50 = 50 nM PDE-5 28% (10 µM)
Kümmerle, A. E.; Schmitt, M.; Cardozo, S. V. S.; Lugnier, C.; Villa, P.; Lopes, A. B.; Romeiro, N. C.; Justiniano, H.; Martins, M. A.; Fraga, C. A. M.; Bourguignon, J.-J.; Barreiro, E. J.
(2012) J. Med. Chem., 55, 7525-7545.
N-Acilidrazonas (NAH) inibidoras de PDE-4 / Agonistas de A2AR
LASSBio-1359
Receptor de Adenosina A2A
HIPERTENSÃO ARTERIAL PULMONAR
Alencar, A. K. N.; Pereira, S. L.; Montagnoli, T. L.; Maia, R. C.; Kümmerle, A. E. ; Landgraf, S. S. ; Caruso-Neves, C. ; Ferraz, E.
B. ; Tesch, R. ; Nascimento, J. H. M.;
Santanna, C. M. R. ; Fraga, C. A. M. ; Barreiro, E. J.; Sudo, R. T. ; Zapata-Sudo, G.
(2013) Brit. J. Pharmacol., 169, 753-762.
G. Sudo &
R. T. Sudo
(ICB-UFRJ)
LASSBio-1749
LASSBio-1506 LASSBio-1504
Lacerda R. B., daSilva L. L., deLima C. K. F., Miguez E., Miranda A. L. P., Laufer, S. A., Barreiro, E. J., Fraga, C. A. M. (2012) PLoS One, 7, e46925.
Lacerda R. B., Sales N. M., daSilva L. L., Tesch R., Miranda A. L. P., Barreiro, E. J., Fernandes P. D., Fraga C. A. M. (2014) PLoS One, 7, e91660.
Anti-TNFα IC
50= 3,6 μM
Anti-TNFα IC
50= 1,6 μM Anti-TNFα
IC
50= 0,21 μM Protótipos Antiinflamatórios ativos por via oral: Reduzem os níveis de TNFα e IL-1β (3 mg/kg)
Em busca dos Inibidores de Cinases....(com a subunidade NAH)
Quercetin O
OH OH O
HO
OH OH
Modelo tridimensional da proteína IKK- β obtido por modelagem comparativa.
Planejamento Baseado na Estrutura do Receptor: IKK-β
AVILA, C. M., ROMEIRO, N. C., SANT'ANNA, C. M. R., BARREIRO, E. J., FRAGA, C. A. M.
(2009) Bioorganic and Medicinal Chemistry Letters, v. 19, p. 6907-6910.
AVILA, C. M., LOPES. A. B., DA-SILVA, L. L., ROMEIRO, N. C., MIRANDA, A. L. P., SANT'ANNA, C.
M. R., BARREIRO, E. J., FRAGA, C. A. M. (2011) European Journal of Medicinal Chemistry, 46, 1245-1253.
Benzilideno-Benzoilidrazina
LASSBio-1524 (IKK-β) IC
50= 20 µM
Gênese estrutural do protótipo inibidor de IKK LASSBio-1524: SBDD
NH O
N
N
LASSBio-1829
NH
LASSBio-1829.HCl IC
50= 3.8 µM
Otimização estrutural de LASSBio-1524: Gênese do protótipo inibidor de IKK LASSBio-1829
* Docking studies performed by Isabella Guedes (LNCC), under supervision of Dr. Laurent E. Dardenne.
FREITAS, R. H. C. N., Master Thesis, PGQu, IQ-UFRJ, 2013 (Manuscript in preparation)
- A Missão do LASSBio: Contribuir para consolidar as bases da Química Medicinal em nosso país, além de formar pesquisadores, conscientes da necessidade de praticar ciência de forma responsável e comprometida com o retorno social.
- Seguir fazendo ciência de qualidade, atuando de forma interdisciplinar em busca do fármaco verde-amarelo.
Conclusões:
Webofscience palavra-chave:
LASSBio Índice H = 24
DEDICAÇÃO E TRABALHO EM EQUIPE
Agradecimentos:
• Aos alunos de Graduação e Pós-Graduação que contribuíram direta e indiretamente para a obtenção dos resultados descritos nesta apresentação (e outros não ilustrados) e consolidaram a existência do LASSBio ao longo destes 20 anos;