Pró-Fármacos dendriméricos potencialmente ativos em Malária e Tuberculose: Síntese e avaliação da atividade biológica / Dendrimeric prodrugs potentially active in malaria and tuberculosis: Synthesis and evaluation of biological activity

HIV/AIDS, tuberculose, malária e as doenças tropicais negligenciadas representam uma grande preocupação em Saúde em muitas regiões do mundo. Os fármacos disponíveis para o tratamento apresentam diversos problemas, tais como toxicidade e resistência ao parasita. Mesmo com esse triste panorama, o investimento em pesquisa nessa área é, ainda, pouco significativo. Assim, dentre os métodos de modificação molecular para melhorar propriedades farmacêuticas, farmacocinéticas e/ou farmacodinâmica de compostos bioativos destaca-se a latenciação. Já os dendrímeros vêm despertando interesse em aplicações biológicas, principalmente como transportadores de fármacos, além de atuarem como transportadores de genes, imagem em diagnóstico e compostos com ação per se. Face ao exposto e tendo em vista o caráter promissor dos dendrímeros como sistemas de drug delivery, o objetivo deste trabalho foi a síntese de pró-fármacos dendriméricos potencialmente ativos em malária e tuberculose. Os dendrímeros de Bis-MPA (gerações 0, 1 e 2) foram sintetizados pelo grupo do Professor Scott Grayson, da Tulane University (EUA). No Brasil, foram feitas as funcionalizações destes compostos, através do acoplamento do ácido succínico (que funciona como espaçante) e as moléculas ativas. Selecionaram-se as seguintes substâncias: (1) primaquina, com ação antimalárica e (2) isoniazida, de ação nos primeiros estágios da tuberculose. Foram sintetizados os pró-fármacos dendriméricos de isoniazida nas gerações 0 e 1 (G0-Iso e G1-Iso), e primaquina nas gerações 0, 1 e 2 (G0-Pq, G1-Pq e G2Pq). Importante mencionar que os resultados de Ressonância Magnética e Nuclear de 1H e de 13C demostraram as obtenções dos respectivos produtos, porém contendo impurezas. Já a análise do resultado proveniente da espectrometria de massas do composto G0-Iso revelou a presença de um subproduto ciclizado da isonizaida succinoilada (CIso-Suc), o qual pode ser um potencial pró-fármaco ou apresentar atividade per se. Como não se conhece este composto, o laboratório coordenado pela Profas Elizabeth Igne Ferreira e Jeanine Giarolla manifestou interesse em pesquisa-lo, principalmente quanto suas propriedades físico- químicas, bem como quanto à atividade biológica. Assim, utilizando metodologia analítica previamente estabelecida para o G0-Iso, os estudos de estabilidade química da CIso-Suc, em diferentes valores de pH, demonstraram a capacidade da forma ciclizada em se converter no protótipo Iso-Suc, majoritariamente em pH 7,4 e 8,5. Como perspectivas, destaca-se a avaliação da estabilidade enzimática deste potencial derivado. Ressalta-se, ainda, a a avaliação da respectiva atividade antimicobacteriana. Em relação aos pró-fármacos, as necessidades de aprimoramentos das sínteses são, também, evidenciadas. Uma vez sintetizados e caracterizados, estes últimos derivados serão avaliados quanto à atividade biológica. Ademais, estudos computacionais, sobretudo simulações de docking molecular, foram desenvolvidos com intuito de se entender o modo de interação de alguns compostos com alvos biológicos pré-determinados

HIV/AIDS, tuberculosis, malaria and neglected diseases are a major health concern in many regions of the world. The drugs available present various problems, such as toxicity and parasite resistance. Even with this sad outlook, research investment in this area is still insignificant. Among the molecular modification methods to improve the pharmaceutical, pharmacokinetic and/or pharmacodynamic properties we stands out prodrug design. On the other hand, dendrimers are arousing interest in biological applications, mainly as drug carriers, besides gene delivery, diagnostic imaging, as well as acting as compounds with activity per se. Considering that, added to the promising dendrimer drug delivery features, the aim of this study was to synthesize potentially active dendrimer prodrugs in malaria and tuberculosis. Bis-MPA dendrimers (generations 0, 1 and 2) were synthesized by the group of Professor Scott Grayson of Tulane University (USA). Herein in Brazil, the compounds were functionalized by coupling succinic acid (spacer group), as well as the active molecules. We selected the following substances: (1) primaquine, with antimalarial action and (2) isoniazid, acting in the early stages of tuberculosis. Isoniazid dendrimer prodrugs were synthesized generations 0 and 1 (G0-Iso and G1-Iso), and primaquine in generations 0, 1 and 2 (G0-Pq, G1-Pq and G2-Pq). It is important to mention that the results related to Nuclear and Magnetic Resonance 113C showed chemical structures features, however with impurities. Analysis of the mass spectrometry regarding G0-Iso has revealed the presence of a cyclized by-product of succinylated isonized (CIso-Suc), which may be a potential prodrug or may presentactivity itself. Using the analytical methodology performed for G0-Iso, ICso-Suc demonstrated its ability to convert the Iso-Suc prototype at different pH values, especially at pH 7.4 and 8.5. As perspectives, we highlight the determinations of the chemical stability of ICsoSuc at pH 1.5 and 6.0, as well as the evaluation of the enzymatic stability. We will also investigate the respective antimicobacterial activities. Regarding prodrugs, the needs for synthesis enhancements are also necessary. Once synthesized and characterized, these latter derivatives will be evaluated for biological activity. Moreover, computational studies, especially molecular docking simulations, were developed in order to understand the mode of interaction of some compounds with predetermined biological targets

Antichagásicos e leishmanicidas potenciais: estudo das condições de síntese de pró-fármacos dendriméricos de 3-hidroxiflavona / Potential antichagasic and leishmanicide compounds: study of synthesis conditions of 3-hydroxyflavone dendrimer prodrugs

INTRODUÇÃO: A doença de Chagas e a leishmaniose são doenças tropicais supernegligenciadas, que afetam regiões de extrema pobreza. Os fármacos disponíveis para estas duas doenças são escassos, de eficácia limitada, de alta toxicidade e suscitam casos de resistência. OBJETIVO: Considerando-se a necessidade de desenvolvimento de novos agentes antichagásicos e leishmanicidas, a importância da latenciação no aprimoramento de fármacos/compostos bioativos e a versatilidade de transportadores dendriméricos, o objetivo deste trabalho foi a síntese de pró-fármacos dendriméricos de primeira geração de 3-hidroxiflavona, composto que apresenta potencial atividade tripanomicida e leishmanicida. Desta forma, pretendeu-se obter liberação controlada, melhora da permeabilidade, toxicidade reduzida e aumento da eficácia deste agente bioativo. MATERIAL E MÉTODOS: Para a obtenção desses dendrímeros empregaram-se as abordagens divergente e convergente, compostas por várias etapas de síntese com reações de proteção, desproteção e acoplamentos. RESULTADOS E DISCUSSÃO: A abordagem convergente apresentou problemas sintéticos, devido à instabilidade dos derivados contendo 3-hidroxiflavona nas diferentes condições reacionais e de purificação testadas. No entanto, há indícios da síntese dos pró-fármacos dendriméricos de 3-hidroxiflavona, mas esses compostos apresentam-se impuros. Devido a essa instabilidade e a dificuldade de purificação na abordagem convergente, optou-se pela síntese divergente, no qual o composto bioativo é acoplado na etapa final. Os estudos sintéticos mostraram a obtenção dos intermediários puros formados pelos focos centrais propano- e hexano-diamina acoplados ao ácido málico protegido. CONCLUSÃO: Há indicativos da obtenção de pró-fármacos dendriméricos de 3-hidroxiflavona, ainda que impuros. As maiores dificuldades encontradas foram a purificação e a estabilidade dos compostos obtidos

INTRODUCTION: Chagas' disease and leishmaniasis are super neglected tropical diseases that affect primarily areas of extreme poverty. The drugs available for these diseases are scarce and of limited effectiveness, toxic and rouse resistance. OBJECTIVE: Considering that the development of new antichagasic and leishmanicide agents are urgently needed, the importance of prodrug design to the improvement of drugs and bioactive compounds and the versatility of dendrimers as drug carriers, the objective of this work was the synthesis of dendrimer prodrug of 3-hydroxyflavone, which shows potential antichagasic and leishmanicide activities. Thus, we intended to obtain controlled release, improvement of the permeability, reduction of the toxicity and increase of efficacy of this bioactive agent. MATERIAL AND METHODS: Convergent and divergent approaches have been used to synthesize those compounds. Synthetic steps consist of protection, deprotection and coupling reactions. RESULTS AND DISCUSSION: The convergent approach presented problems due to the instability of the 3-hydroxyflavone derivatives, in different reaction and purification conditions. However, there is evidence of the synthesis of dendrimer prodrugs, though still impure. Due to instability and purification difficulty of intermediate, we performed the divergent synthesis. We obtained the pure intermediates composed by cores propanediamine and hexanediamine coupled to the protected malic acid as spacer group. CONCLUSION: Synthetic studies suggested the synthesis of dendrimer prodrugs, although impure. The greatest difficulties were the purification and the instability of compounds

Perfil comparativo do custo do tratamento entre pró-fármacos e os seus fármacos precursores / Comparative profile of the cost of treatment withdrugs and their prodrugs

A latenciação é uma importante ferramenta no processo de desenvolvimento de fármacos, pois através dela, diversas barreiras biológicas que limitam o uso de um agente terapêutico podem ser superadas. Assim, esta estratégia permite a reintrodução de substâncias anteriormente descartadas por suas propriedades indesejáveis e o aprimoramento de novos fármacos, antes mesmo que sejam lançados na terapêutica. Embora a latenciação apresente vantagens clínicas, não existem estudos demonstrando a vantagem econômica do uso de pró-fármacos em relação às substâncias precursoras. Dessa forma, o objetivo do presente trabalho foi elaborar um perfil comparativo do custo do tratamento entre pró-fármacos e seus respectivos fármacos precursores, disponíveis no mercado farmacêutico brasileiro, visando demonstrar a real importância da latenciação como ferramenta norteadora para o desenvolvimento de fármacos e, principalmente, a viabilidade financeira do uso de pró-fármacos. Constatou-se que seis do total de pró-fármacos analisados apresentaram-se financeiramente mais vantajosos que os seus precursores e, mesmo para os pró-fármacos que tiveram custo mais elevado, a vantagem clínica alcançada justifica sua utilização.

Prodrug design is an important tool in the drug discovery process, since many biological barriers that limit the use of a drug may be overcome by a prodrug precursor. This strategy allows the improvement of new drugs before they are marketed and also enables the reintroduction of substances previously discarded for their undesirable properties. Although clinical advantages of prodrug design are well-established, there are no studies demonstrating the economic benefits of using prodrugs rather than the intended drugs. The aim of this study was to elaborate a technical report on the relative cost of treatments carried out with prodrugs or with the related drugs. This study was intended to demonstrate the real importance of prodrug design as a guiding tool for drug development and the financial viability of the use of prodrugs. It was found that six of the analyzed prodrugs were financially advantageous compared to the actual drugs and that, even for the prodrugs that had a higher cost, the clinical advantage justified their therapeutic use.

Prodrugs available on the Brazilian pharmaceutical market and their corresponding bioactivation pathways / Pró-fármacos disponíveis no mercado farmacêutico brasileiro e seus caminhos bioativação correspondente

The aim of this paper was to emphasize the importance of prodrug design to therapy, by examining examples available on the Brazilian pharmaceutical market. The principles of prodrug design are briefly discussed herein. Examples of prodrugs from many important therapeutic classes are shown and their advantages relative to the drugs they are derived from are also discussed. Considering the importance of these therapeutic classes, from both therapy and economic standpoints, prodrug design is a very valuable aspect in the research of new drugs and for the pharmaceutical industry as a whole.

O objetivo do trabalho foi ressaltar a importância do planejamento de pró-fármacos para a terapia, por meio de exemplos disponíveis no mercado farmacêutico brasileiro. Os princípios da latenciação são sucintamente discutidos. Apresentam-se exemplos de pró-fármacos de muitas classes terapêuticas importantes e as vantagens relativas aos fármacos dos quais derivam são, também, discutidas. Considerando-se a importância dessas classes terapêuticas, tanto do aspecto terapêutico quanto do econômico, o planejamento de pró-fármacos representa aspecto de grande valor na busca de novos fármacos e na indústria farmacêutica como um todo.