!!"#$"! %"! &!!!!! '!()**+

Átírás

1 !!"#$"! %"! &!!!!! '!()**+

2 Tartalomjegyzék I. Bevezetés.1 II. Irodalmi áttekintés... 2 II.1. A tuberkulózis.2 II.1.1. A Mycobacterium tuberculosis baktérium... 5 II.1.2. Az antituberkulotikumok és a tuberkulózis kezelése...6 II.2. Kémiai módszerek leírása...7 II.2.1. Szilárd fázisú peptidszintézis...7 II.2.2. Boc/Bzl módszer..8 II.2.3. Fmoc/ t Bu módszer 9 II.2.4. Gyanták..10 II.2.5. Peptidkötés kialakítása a szintézis során 11 II.2.6. Kapcsolási reakciók követése.12 II.2.7. A peptid lehasítása a gyantáról és az oldallánc védcsoportok eltávolítása..12 II.3. Hordozó molekulák és hatóanyag-konjugátumok alkalmazása 13 II.3.1. Hordozóként alkalmazható tuftsin származékok 14 II.3.2. A M. tuberculosis immundomináns 16 kda fehérje és a ( 91 SEFAYGSFVRTVSLPV 106 ) T-sejt epitóppeptid. 14 II.4. Antituberkulotikumok és konjugátumaik minimális gátló koncentrációjának meghatározása folyékony táptalajon, telepszámának meghatározása szilárd táptalajon..15 II.4.1. Baktériumok oltása és tenyésztése, a munka során használt tápközegek...15 II.4.2. Baktériumok sejtszámának meghatározása 17 II.4.3. Minimális gátló koncentráció (MIC) meghatározása.17 II.4.4. Telepszám (kolónia szám, colony forming unit, CFU) meghatározása.18 II.5. A sejtek életképességének vizsgálata antituberkulotikum (INH), hordozómolekulák és antituberkulotikum-konjugátumok hatására, az in vitro citosztatikus hatás meghatározása kolorimetriás tetrazólium (MTT) teszt alkalmazásával 19 III. Célkitzések..21 IV. Kísérleti rész..22 IV.1. A szintetikus munka során használt vegyszerek, mszerek.22 IV.2. A peptidek szintézise...24

3 IV.2.1. A peptidek szintézise manuális Boc/Bzl stratégiával...24 IV.2.2. Peptidszintézis Fmoc/tBu stratégiával automata peptidszintetizátoron 26 IV.3. A hatóanyag-konjugátumok szintézise 27 IV (izonikotinoil-hidrazino)ecetsav szintézise...27 IV (izonikotinoil-hidrazino)ecetsav konjugálása peptidekhez...28 IV.4. Tisztítási és analitikai módszerek 28 IV.4.1. A hatóanyag-konjugátumok/peptidszármazékok tisztítása...28 IV.4.2. Peptidek és konjugátumok analitikai jellemzése..29 IV Analitikai RP-HPLC vizsgálatok..29 IV Peptidek és konjugátumok aminosavanalízise..29 IV ESI-MS..30 IV.4.3. Elemanalízis..30 IV.4.4. lvadáspont meghatározás IV.5. Az INH, a hordozómolekulák és az INH-konjugátumok minimális inhibiciós koncentrációjának (MIC) és telepszámának (CFU) meghatározása.30 IV.6. A sejtek életképességének vizsgálata kolorimetriás tetrazólium (MTT) teszt alkalmazásával..31 V. Eredmények V.1. Hordozó peptidek tervezése és szintézise.33 V.2. Hatóanyag-konjugátumok szintézise...34 V.2.1. Az izoniazid származékok elállítása távlságtartó linker beépítésével.34 V.2.2. Izoniazid származék konjugálása peptidekhez..35 V.3. A hordozók, hatóanyagok és konjugátumok in vitro biológiai aktivitásának vizsgálata..37 V.3.1. Minimális inhibiciós koncentráció (MIC) és telepszám (CFU) meghatározása 37 V.3.2. Citosztatikus hatás vizsgálata.38 VI. Összefoglalás. 39 VII. Rövidítésjegyzék..40 VIII. Irodalomjegyzék...43 X. Köszönetnyilvánítás IX. Függelék

4 I. Bevezetés A makrofágok számos intracelluláris parazita köztes gazdái, ilyen a tuberkulózis (tbc) megbetegedést okozó baktérium, a Mycobacterium tuberculosis. A tbc, amely továbbra is komoly népegészségügyi kihívást jelent az egész világon, kialakulhat bármelyik szervben, de a tüdtbc a leggyakoribb megbetegedés. Ezek az obligát aerob, lassan szaporodó baktériumok a makrofágok fagoszómáiban képesek kikerülni a szervezet védekez mechanizmusait. A betegség kezelésében alkalmazott vegyületek (antituberkulotikumok) bejutása az érintett makrofágba elssorban diffúzióval történhet, meglehetsen korlátozott mértékben. A hosszú kezelés során (1. fázis: 2-6 hónap, 2. fázis: 6-12 hónap) számolni kell mellékhatásaikkal, pl. a szervezet egészét érint nem specifikus toxicitásukkal, valamint gyors kiválasztódásukkal. A peptidtípusú hordozók alkalmazása csökkentheti a terápiás szerek mellékhatásait, valamint lehetséget kínál a hatóanyagok szelektív bejuttatására a fertzött makrofágokba. A dolgozatban összefoglalt munka a terápiásan alkalmazott izoniazid antituberkulotikum peptidtípusú hordozókhoz való kémiai konjugálását, valamint ezen új vegyületek kémiai jellemzését és in vitro biológiai aktivitásának vizsgálatát foglalja össze. Munkánk során hordozóként tuftsinszármazékokat (GTKPKG (T6), [TKPKG] 4 (T20)) és az M. tuberculosis immundomináns 16 kda fehérjének egy T-sejt epitóppeptidjét ( 91 SEFAYGSFVRTVSLPV 106 (91-106)) választottunk. A felsorolt peptideket szilárdfázisú szintézissel, Fmoc/ t Bu-, vagy Boc/Bzl-stratégiával, szintetizátoron illetve manuális technikával állítottuk el. Megterveztük, elállítottuk és jellemeztük az izoniazid kapcsolásához szükséges távolságtartó (linker) egységet is tartalmazó izoniazid származékot ((2-(izonikotinoil-hidrazino)ecetsav)) és alkalmazásával sikeresen végrehajtottuk a peptidekhez való konjugálást PyBP/HBt/DIEA kapcsolóreagensek jelenlétében. A hordozókat és az új izoniazid konjugátumokat kémiailag jellemeztük RP- HPLC, aminosavanalizis és tömegspektrometria alkalmazásával. Az új vegyületek antituberkulotikus hatását, minimális inhibiciós koncentráció (MIC) értékének meghatározását M. tuberculosis H 37 Rv törzs szuszpenzión vizsgáltuk Sula félszintetikus, folyékony táptalajon. Meghatároztuk az új vegyületek citosztatikus hatását humán hepatoma sejtvonalon (HepG2) kolorimetriás tetrazólium (MTT) teszt alkalmazásával. Kísérleteink bizonyították, hogy a konjugátumokban az izoniazid megrizte in vitro antituberkulotikus aktivitását és a vizsgált koncentrációkban a hordozók, konjugátumok nem mutattak citosztatikus hatást HepG2 sejteken.

5 II. Irodalmi áttekintés II.1. A tuberkulózis A tuberkulózis (tbc) fertz betegség, melyet a Mycobacterium tuberculosis baktérium okoz. A baktérium elssorban a tüdt támadja meg (pulmonáris tbc. 2. ábra), de megtámadhatja a központi idegrendszert (meningitisz), a nyirokrendszert és a keringési rendszert (miliáris tbc), az ivarszerveket/hugyutakat, csontokat és izületeket is. A beteg tüdejében rögök keletkeznek, innen a betegség magyar neve: gümkór. Az M. tuberculosis leggyakrabban csepp- és porfertzést követen a tüdbe kerül, ahol az alveoláris makrofágok bekebelezik. A baktériumok intracellulárisan szaporodnak, mivel gátolják a fagolizoszóma kialakulását. A makrofágok reaktív oxigéngyökök, N-oxidok, lizozim, hidrolitikus enzimek segítségével bontják le a baktériumokat savas vezikulumaikban. A fertzött makrofágok elpusztulnak, majd a kiszabaduló baktériumok újabbakat fertznek (Gergely 1994; Frieden et al., 2003). A fertzött makrofágok eljuthatnak a környez nyirokcsomókba, illetve a véráram útján egyéb szövetekbe is (csontvel, lép, vesék, központi idegrendszer). A legtöbb Mycobacterium lassan szaporodik, óra az osztódási id, így ezek a fajok (pl. M. tuberculosis, M. avium-intracellulare) 3-6 hét alatt képeznek telepeket (Ádám et al., 2003). A tuberkulózis a történelem során az egyik legtöbb halálesetet okozó betegség, napjainkban is több mint kétmilliárd ember fertzött a baktériummal. A tuberkulózis ismételt fellángolásában elssorban gazdasági és szociális tényezk, a HIV vírus és a tuberkulózis közötti szinergizmus (világszerte az AIDS betegek 15%-a hal meg tuberkulózisban), és a XX. század végén újabb komoly fenyegetésként megjelent multidrog rezisztens tuberkulózis (MDR, rezisztencia legalább izoniazidra és rifampicinre) terjedése játszik kiemelked szerepet. Világszerte évente mintegy 8 millió ember betegszik meg újonnan és 2 millió ember hal meg csak tuberkulózis következtében. A baktériummal fertzöttek kb. 90%-a tünetmentes, látens tbc-fertzöttséggel él (LTBC (Kusner 2005)), 10% az esélye annak, hogy kifejldik benne a betegség, amely, ha nem kezelik, 50%-os eséllyel vezet halálhoz. A tuberkulózis tehet felelssé az elkerülhet felnttkori halálokok 25%-ért. A betegek 80%-a gyermekkorú vagy a tanulás illetve munkavégzés szempontjából legproduktívabb éves. Az Egészségügyi Világszervezet elrejelzése alapján 2000 és 2020 között közel 1 milliárd ember válik újonnan fertzötté és ezek közül várhatóan 200 millió egyénben ez a fertzés megbetegedéshez vezet majd és 35 millió beteg menthetetlenül meghal amennyiben a tuberkulózis elleni védekezés nem ersödik számotteven a jövben. A HIV fertzöttek

6 esetében ugyancsak a fertzöttek 10%-nál várható tuberkulózis megbetegedés kialakulása, mégpedig az expozíciót követ egy éven belül. Évi mintegy 1,5 millió új megbetegedés a szub-szaharai Afrikából származik, és ez a mutató a HIV/AIDS epidémiának köszönheten évrl évre drasztikusan emelkedik. Ázsiában (India, Kína) közel évi 3 millió új eset jelentkezik, míg Kelet-Európában évente negyedmillió új megbetegedést regisztrálnak (Kaufmann and Parida 2007) (1. ábra). 1. ábra. A tuberkulózis incidencia 2005-ben. A térkép megtalálható a honlapon Hazai viszonyok mellett a felnttek között a legsúlyosabb kockázati tényez a szegénység, a hiányos táplálkozás, alkoholizmus. A kockázati tényezk mellett azonban az elmúlt évek statisztikája azt a meglep megállapítást tette, hogy az új betegek több mint 40 százalékánál semmiféle kockázati tényezt nem lehetett kimutatni (Jónás et al., 2005). Viszonylag kiegyensúlyozott körülmények között él egyének, akiknél a fertz forrást sem lehetett kideríteni aktív tuberkulózisban betegedtek meg. Nem ritka, hogy csak a boncolás fedezi fel a nem is sejtett gümkórt. Számos megfigyelés azt bizonyítja, hogy akcidentális fertzés, zárt légtérben (repülgép, rosszul szellzött szállás, kocsma) kiinduló helye lehet a megbetegedésnek.

7 2. ábra: (A) Egy aktív tuberkulózisban szenved beteg mellkas-röntgen felvétele, (a kép eredetije a honlapon található meg) (B) a tbc incidencia Magyarországon ban, forrás: (Jónás et al., 2005) Magyarországon javultak a megbetegedési adatok és összességében tovább javult a tuberkulózis incidencia (2. ábra), de ez nem ad okot a megnyugvásra. Több megyénkben emelkedett a megbetegedések száma (pl. Vas megye: 15%ooo 25,2%ooo) és a veszélyeztetett populációkban (pl. hajléktalanok) a helyzet vésztjóslóan súlyosabb. Hazánkban a szrési fegyelem lazulása mellett az alkoholizmus, a romló szociális helyzet, a munkanélküliség játszanak szerepet az incidencia emelkedésében az ország egyes területein. A szrvizsgálattal kiemeltek korcsoportos vizsgálata azt mutatja, hogy a legmagasabb arány az új tbc-s esetek között a fiatal és középkorú korcsoportokban van. A megbetegedések elfordulása jelents földrajzi különbségeket is mutat (2. ábra), elssorban a szociális helyzet, a bevándorlás, illetve határokon keresztüli migráció, valamint a szrési fegyelem meglazulásának következményeként. A pulmonáris tuberkulózis incidenciája tartósan a legmagasabb Szabolcs-Szatmár-Bereg megyében (50,3 eset/ lakos), de a szomorú statisztikában kiemelkedik, Hajdú-Bihar (34,2 eset / lakos), Jász-Nagykun-Szolnok (34,1 eset / lakos), Borsod-Abaúj-Zemplén (27,7 eset/ lakos) megye illetve Budapest (40,24 eset / lakos) is (Jónás et al., 2005). Az idejében megkezdett antituberkulotikum kezelés célja a teljes gyógyulás elérése a fertzképesség lehet leggyorsabb megszüntetésével, a másodlagos gyógyszerrezisztencia kialakulásának megakadályozásása, a teljes gyógyulás elérése.

8 II.1.1. A Mycobacterium tuberculosis baktérium A Mycobacteriumok sejtfala komplexebb, mint a Gram-pozitív és Gram-negatív baktériumoké. A sejtfalban a peptidoglikánvázhoz a D-arabinozon és a D-galaktózon keresztül kovalens kötéssel mikolsav kapcsolódik, amely a legjelentsebb lipid a Mycobacteriumok sejtfalában (Brennan 2003). Egy másik sejtfal lipid, a 6,6 - dimikoliltrehalóz, az ún. cord-faktor felels a baktériumok egymás mellé rendezdéséért, amely a M. tuberculosis virulens törzseire jellemz. A sejtfal küls rétegeinek peptidláncai képezik a sejtfal tömegének 15%-át és a biológiailag fontos antigének is itt találhatók. Ezek felelsek a celluláris immunválasz kiváltásáért. A baktériumok felszíne hidrofób, ezzel a tulajdonságukkal függ össze, hogy ellenállóak a dezinficiensekkel szemben (Ádám et al., 2003). A M. tuberculosis mikroszkóp alatt festési jellegzetességei alapján azonosítható; savas oldattal való kezelés után megtartja színezetét, ezért saválló baktériumként tartják nyilván. A leggyakoribb festési eljárás, a Ziehl-Neelsen festés során élénkpirosra festdik (Ádám et al., 2003), ami kitnen elválik a kék háttértl (3.ábra). A saválló baktériumok fluoreszcens mikroszkóppal is jól megfigyelhetk (3.ábra). 3. ábra: (A) A M. tuberculosis mikroszkópos képe Ziehl-Neelsen festést követen, forrás: (B) M. tubercolosis baktérium fluoreszcens mikroszkóppal, forrás:

9 II.1.2. Az antituberkulotikumok és a tuberkulózis kezelése A M. tuberculosis szaporodását befolyásoló tényezk a környezet oxigenizációja és vegyhatása. A baktérium anyagcseréjének aktivitása és szaporodási frekvenciája is a makrofágokon kívül, a tüd kavernákban a legmagasabb, ahol magas az 2 - tenzió és enyhén lúgos ph uralkodik. A makrofágokban és hegszövetekben a baktérium számára elnytelenek a viszonyok (enyhén savas ph). A sajtos, nekrotikus gócok pedig ph semlegesek. A környezet ph-ja és a baktérium szaporodási frekvenciája is dönten befolyásolja az antituberkulotikumok aktivitását. Az izoniazid (INH), a rifampicin (RAMP) és a sztreptomicin (SM) a leghatékonyabbak neutrális és enyhén lúgos közegben, gyorsan szaporodó baktérium populációkkal szemben. A RAMP a semleges ph-jú sajtos gócokban lassan, intermittálva szaporodó baktériumokkal szemben is kimagasló aktivitással rendelkezik. A pirazinamid (PZA) intracellulárisan, savanyú közegben fejti ki a hatását. A leggyakoribb antituberkulotikumok feltételezett hatását a különböz baktériumpopulációkra a 4. ábrán tüntettem fel (Egerszegi 1995). 4. ábra. A legyakrabban alkalmazott antituberkulotikumok feltételezett hatása az egyes baktérium populációkra (Egerszegi 1995) A sokéves tapasztalat alapján mára az intenzív, 2 fázisból álló antituberkulotikus kezelés vált ajánlottá (1. fázis: 2-6 hónap, 2. fázis: 6-12 hónap). Az els két hónapban négyes

10 kombináció (INH-RAMP-PZA-ETB (etambutol) vagy SM), a második fázisban pedig négy hónapig INH-RAMP kombináció adása ajánlott (Tripathi et al., 2005; Zhang 2005). Az INH sok szempontból optimálisnak mondható szer, ezért használata széles körben elterjedt. Hatása abban áll, hogy a mikobakteriális sejtfal fontos építelemének (a mikolsavnak) a szintézisét gátolja, a membránpermeábilitás megváltozását eredményezve. Metabolitként (INH NAD) viselkedve a M. tuberculosis metabolizmusát is megzavarja. Baktericid hatású (intra- és extracelluláris baktériumokra is), a gyorsan szaporodó baktériumpopulációkra a leghatékonyabb. Az izoniazid egy prodrug, mely aktivációt igényel a bakteriális sejtben a kataláz/peroxidáz enzim (KatG géntermék) által. A terápiásan inaktív formáját az N- acetiltranszferáz (NAT) enzim hozza létre úgy, hogy acetilezi a molekulát (Sandy et al., 2005) (5. ábra). NH NH NH NH2 KatG N Aktív N Me NAT NH NH CH3 SCoA CoASH N Inaktív 5. ábra. Az INH aktiválódásának és inaktiválódásának sematikus ábrája (Sandy et al., 2005) II.2. Kémiai módszerek leírása Munkám során lineáris peptidamidokat állítottam el, ezért röviden összefoglalom az általam használt szilárdfázisú szintézis stratégiák (Boc/Bzl; Fmoc/tBu) elméleti hátterét. II.2.1. Szilárd fázisú peptidszintézis A szilárd fázisú peptidszintézis technikájának bevezetése Merrifield nevéhez köthet (Merrifield 1963; Merrifield 1964). A módszer lényege, hogy a peptidláncot szilárd hordozón α-aminosavszármazékok lépésenkénti összekapcsolásával építjük fel, C-terminális N-

11 terminális irányban. A szilárd hordozó egy oldhatatlan polimer, melyhez az aminosavszármazékokat egy reaktív csoporton keresztül kovalensen kapcsoljuk. A szintézis során olyan aminosavszármazékokat használunk, amelyek nukleofil oldalláncaikon állandó védcsoportokkal, az α-nh 2 csoportjaikon pedig átmeneti védcsoportokkal vannak ellátva. Egy adott poziciójú aminosavszármazék kapcsolása eltt az elz, gyantára kapcsolt aminosavszármazékról eltávolítjuk az átmeneti N α -védcsoportot és a kapcsolni kívánt aminosavszármazék karboxil-terminálisát aktiváljuk. Ezen átmeneti védcsoport hasítási lépések és a kapcsolási reakciók sorozatos ismétlésével építjük fel a peptidláncot. A szintézis végén a peptidet lehasítjuk a hordozóról és ezzel egy idben távolítjuk el az állandó védcsoportokat is. A szilárdfázisú peptidszintézisnek két, széles körben elterjedt stratégiája a tercbutiloxi-karbonil/benzil (Boc/Bzl) módszer és a 9-fluorenil-metiloxi-karbonil/terc-butil (Fmoc/ t Bu) módszer. A két módszer alapelvének egyszersített sémája a 6. ábrán látható. H 3 C CH 3 CH 3 Fmoc CH 2 H C H 2 C Piperidin C NH CH C NH R TFA Boc C H 3 H 3 C CH 3 C H 2 C NH C CH C CH 2 NH R HF TFA 6. ábra. A Boc/Bzl és az Fmoc/tBu módszer összehasonlítása II.2.2. Boc/Bzl módszer Ez a módszer a különböz ersség savakra érzékeny (átmeneti) és kevésbé érzékeny (állandó) védcsoportokon alapul. A terc-butiloxi-karbonil (Boc) védcsoport lúgokkal és nukleofil reagensekkel szemben stabil, de szervetlen vagy szerves savakkal eltávolítható (Barany et al., 1987). Hasító elegyként leggyakrabban % V/V TFA-t tartalmazó DCM használatos, perces reakció idvel. Mivel az acidolízis során az N α -aminocsoport trifluor-acetát sója jön létre, ezért a hasítás után semlegesítenünk kell. Ekkor tercier-amin hatására jön létre a szabad N α -aminocsoport. A leggyakrabban használt semlegesít elegy 5-10 % V/V diizopropil-etil-amin (DIEA) DCM-os oldata, 3-5 perces reakció idvel.

12 A Boc/Bzl módszernél az oldallánc védcsoportok a benzil-alkohol éter-, észter- ill. uretán- származékai (Grant 1992b). Ezek az oldallánc védcsoportok csak ers savak jelenlétében hasíthatóak, tehát a Boc-csoport lehasítása során stabilak maradnak. II.2.3. Fmoc/ t Bu módszer Ezt a szintézis stratégiát két kutatócsoport egymástól függetlenül és párhuzamosan fejlesztette ki, kiküszöbölend a Boc/Bzl stratégia hátrányait: 1. az állandó és átmeneti védcsoportok is savérzékenyek, 2. a gyantáról való hasításhoz és az állandó védcsoportok hasításához a speciális készüléket igényl HF alkalmazása (Carpino and Han 1972). Ezen módszer esetében az aminosav-származékok átmeneti védcsoportja (az általam szintetizált peptidek esetében) a 9-fluorenil-metoxi-karbonil csoport (Fmoc), mely savakkal szemben stabil, bázisokkal szemben viszont labilis. A hasítás történhet % V/V piperidin/ DMF vagy NMP elegyével perces reakció idvel (Atherton et al., 1978), (Albericio et al., 1990), (Chang et al., 1980). Az Fmoc-csoport piperidinnel történ eltávolításának reakciója a 7. ábrán látható. A hasításkor dibenzofulvén átmeneti termék keletkezik, mely reaktív, de a piperidinnel stabil adduktot képez, ezáltal elkerülhetek az alkilezdési mellékreakciók. Bizonyos peptidszekvenciák esetében a kísérletek azt igazolták, hogy a 2% piperidint és 2% 1,8-diazabiciklo[5.4.0]-undec-7-ént (DBU) tartalmazó eleggyel gyors, hatékony hasítás érhet el, ezen kívül csökkenthet az enantiomerizáció valószínsége és nagyobb az effektív hasítás mértéke térbeli gátlás esetén (Newcomb et al., 1998), (Tickler et al., 2001), (Wade et al., 1991). Az állandó oldallánc védcsoportok (tbu, tbu, Boc, Trt, stb) hasítása és a peptidek gyantáról való eltávolítása általában TFA-val történik (Grant 1992b). Mivel a hasítás során reaktív karbokationok keletkeznek, gyökfogók használata szükséges.

13 H N HN R H 2 C R + C 2+ R' H 2 N R' H N N 7. ábra. Az Fmoc-csoport piperidinnel történ eltávolítása. II.2.4. Gyanták A hordozókkal, mint polimerekkel szemben elvárás, hogy jól duzzadjanak, optimális legyen a szréssebességük, ne lépjenek reakcióba az oldószerekkel, a reagensekkel és az épül peptidlánccal. A gyanta fontos jellemzje a kapacitás. A ~1,00 mmol/g kapacitású gyanták a viszonylag rövid peptidek szintézisére alkalmasak, míg az alacsonyabb szubsztitúciójú gyantákat az elágazó ill. hosszú láncú peptidek szintézisénél használják. A Boc/Bzl módszernél alkalmazott gyanták, melyekrl savas hasítással szabad C-terminálisú peptidek keletkeznek, nukleofilekkel történ reakció után pedig peptidaminok, peptidhidrazinok, ill. peptidészterek állíthatóak el. A peptidamidok elállítására használt gyanták a benzhidril-amin (BHA) és a p-metilbenzhidril-amin (MBHA) (Matsueda and Stewart 1981). Az Fmoc/ t Bu módszernél leggyakrabban alkalmazott gyanták, melyek szabad karboxil-terminálisú peptideket eredményeznek, a polisztirol alapú 4-benziloxi-benzilalkohol (Wang 1973) vagy a 4- hidroximetil-fenoxi-ecetsav (Atherton et al., 1981) funkciós csoportot tartalmazóak. Ezen kívül elterjedt még a 4-(2,4 -dimetoxi-fenil-fmoc-aminometil)-fenoxi (Rink-amid) gyanta, amely esetében a hasítási reakció peptidamidot eredményez (Rink 1978).

14 II.2.5. Peptidkötés kialakítása a szintézis során A peptidkötést a gyantához kötött szabad N-terminálisú aminosav vagy peptid és a karboxilcsoportján aktivált és aminocsoportján védett aminosav-származék között alakítjuk ki. Az aktivált aminosav-származék elállítható a kapcsolási reakció eltt, de in situ, kapcsolóreagensek segítségével is. A kapcsoláshoz leggyakrabban használt reagensek a karbodiimidek, pl. az N,N -diciklohexil-karbodiimid (DCC) vagy az N,N -diizopropilkarbodiimid (DIC). A DCC rekciómechanizmusa a 8. ábrán látható. Ezek -acil-izourea származékot képeznek az aminosav-származék karboxilcsoportjával és ez acilezi a szabad aminocsoportot, N,N -diciklohexil-urea vagy N,N -diizopropil-urea képzdése mellett. In situ aktív észter elállításakor az N-acil-izourea képzdés eltérbe kerülhet, ezért egyfajta alternatív megoldásként 1-hidroxi-benzotriazollal (HBt) állítjuk el az aktív észtert. Ezáltal gyors kapcsolás érhet el és az aszparagin és glutamin esetében a dehidratáció megelzhet (König 1970), (Mojsov et al., 1980). DCC N C N H 11 C 6 C 6 H 11 H 11 C 6 NH N Q H Q C 6 H 11 Q' NH 2 NH C 6 H 11 NH C 6 H 11 DCU (karbam id) + Q NH Q' amid (peptid) 8. ábra. A DCC reakciómechanizmusa Ezen kívül foszfónium és urónium típusú kapcsolóreagensekkel is aktiválhatjuk az aminosavakat. Ilyen kapcsolóreagensek például a benzotriazol-1-il-oxi-trisz-dimetil-aminofoszfónium hexafluoro-foszfát (BP) (Castro et al., 1975), a benzotriazol-1-il-oxi-trisz-

15 pirrolidino-foszfónium hexafluoro-foszfát (PyBP) (Coste et al., 1990), a benzotriazol-1-il- 1,1,3,3,-tetrametil-utónium hexafluoro-foszfát (HBTU), a 7-aza-benzotriazol-1-il-1,1,3,3,- tetrametil-urónium hexafluoro-foszfát (HATU) és a 7-aza-benzotriazol-1-il-1,1,3,3,- tetrametil-urónium tetrafluoro-borát (TATU). Az aminosav benzotriazol-észtere, ill. azabenzotriazol-észtere az acilez reagens a kapcsolási reakció során. II.2.6. Kapcsolási reakciók követése A kapcsolási/n α - védcsoport hasítási reakciók követése sokféleképpen történhet. A legelterjedtebb módszerek a ninhidrin-(kaiser et al., 1970), az izatin- (Kaiser et al., 1980) és a brómfenolkék-próba (Krchnak et al., 1988), melyek szabad amino- ill. iminocsoportok jelenlétét színreakcióval jelzik. Az izatin- és a ninhidrin-tesztnél lejátszódó reakció a 9. ábrán látható. H H triketo-hidrindén-hidrát + H 2 N Q CH -2H 2 N Q CH ninhidrin N H + NH R-CH peptid-gyanta N peptid-gyanta N + H 2 + H 2 N Q CH NH 2 + Q CH ninhidrin N + C 2 CH 2 Q N H N (ibolya szín) 9. ábra. A ninhidrin- és az izatin-teszt reakciómechanizmusa II.2.7. A peptid lehasítása a gyantáról és az oldallánc védcsoportok eltávolítása Az Fmoc/ t Bu módszernél a peptid gyantáról történ hasítását és az oldallánc védcsoportok eltávolítását általában TFA-val végezzük. A hasítás során keletkez reaktív

16 karbokationok miatt az 5% vizet tartalmazó TFA elegyet használjuk. Ha a peptid nukleofil oldallánccal rendelkez aminosavakat (Trp, Met, Tyr, Cys) tartalmaz, akkor a hasításhoz célszer 82,5% TFA, 5% fenol, 5% víz, 5% tioanizol, 2,5% etánditiol (V/m/V/V/V) összetétel elegyét alkalmaznunk. A Boc/Bzl módszernél a peptid gyantáról való lehasítását és a védcsoportok eltávolítását hidrogén-fluoriddal (HF) végezzük teflon készülékben, -5 C-on. A hasítás a peptidszekvenciától és oldallánc védcsoport kombinációtól függen általában 1-1,5 órát vesz igénybe. Ennél a módszernél is szükséges gyökfogókat (p-krezolt és tiokrezolt 1:1 (m/m) arányban) alkalmazni. II.3. Hordozó molekulák és hatóanyag-konjugátumok alkalmazása A tbc kezelésében alkalmazott antituberkulotikumok bejutása a fertzött makrofágba elssorban diffúzió révén történhet, meglehetsen korlátozott mértékben. A hosszú kezelés során (1. fázis: 2-6 hónap, 2. fázis: 6-12 hónap) számolni kell mellékhatásaikkal, pl. a szervezet egészét érint nem specifikus toxicitásukkal, valamint gyors kiválasztódásukkal. A peptidtípusú hordozók alkalmazása csökkentheti a terápiás szerek mellékhatásait, befolyásolják a biodisztribúciót, csökkentik a toxicitást (a hatóanyag fokozatos felszabadulása által), segítenek a retard hatás elérésében és megakadályozzák a szervezetbl való gyors kiürülést. Ezen kívül talán a legfontosabb elnyük, hogy lehetséget kínálnak a hatóanyag célsejtbe juttatására (esetünkben a fertzött makrofágokba) receptor mediált endocitózissal, pl. a makrofágok sejtmembránján megtalálható tuftsin receptoron keresztül (Gottlieb et al., 1983; Bump et al., 1986; Bump et al., 1990; Fridkin et al., 2005; Gupta and Haq 2005). Az antituberkulotikum hatásának kifejtése szempontjából fontos tényez a hatóanyag és hordozó közt lév kötés kémiai jellege, ugyanis a hatóanyag tulajdonságai elnytelenül változhatnak, ha nem megfelel kémiai szerkezettel szabadul fel. A konjugációnál leggyakrabban az amid, észter, éter, hidrazon, és hidrazid jelleg kötések alkalmazottak. A terápiásan alkalmazott INH antituberkulotikum kémiai konjugálásához hordozóként tuftsin származékokat (GTKPKG (T6), [TKPKG] 4 (T20)) és az M. tuberculosis immundomináns 16 kda fehérjének egy T-sejt epitóppeptidjét ( 91 SEFAYGSFVRTVSLPV 106 (91-106)) választottuk.

17 II.3.1. Hordozóként alkalmazható tuftsin származékok A természetben elforduló, immunstimuláló hatású tuftsin (Thr-Lys-Pro-Arg/Lys: humán/kutya eredet) (Fridkin et al., 1977; Fridkin and Gottlieb 1981; Najjar 1983; Fridkin and Najjar 1989) szekvencián alapuló oligo-tuftsin hordozók jól definiált szerkezetek, a fenti szekvencia a különböz hosszúságú oligomerekben 4-, 6-, vagy 8-szor ismétldik (Mez et al., 2000). A natív humán tuftsin szekvencia, a TKPR az immunglobulinokban megtalálható tetrapeptid, amely enzimatikus hasítás után felszabadulva jelents szerepet játszik az immunfolyamatokban. A kutyában található tuftsin a C-terminálison lizint tartalmaz arginin helyett. Így a monomerben két lizin van jelen, ami lehetvé teszi a késbbiekben több hatóanyag szelektív konjugálását. Egy glicin C-terminálisra való beépítésével pedig lehetvé válik oldat fázisban a nagyobb hordozó peptidek racemizációmentes felépítése, fragmenskondenzációval. Ráadásul a TKPKG pentapeptid fagocitózist stimuláló hatása nagyobb, mint a tetrapeptidé. II.3.2. A M. tuberculosis immundomináns 16 kda fehérje és a ( 91 SEFAYGSFVRTVSLPV 106 ) T-sejt epitóppeptid Az ELTE-MTA Peptidkémiai Kutatócsoportban 1995 óta foglalkoznak M. tuberculosis immundomináns fehérjék epitópszerkezetének vizsgálatával és ezek közül is külön figyelmet érdemel a 16 kda (Hsp 16.3, acr) hsokk fehérjék családjába tartozó molekula (Verbon et al., 1992; Cunningham and Spreadbury 1998). A lecsökkent oxigén tenzió arra készteti a baktériumot, hogy nyugalmi fázisba lépjen, melyet dormanciának neveznek (Manabe and Bishae 2000). Az alacsony oxigén szinthez a baktérium többek között vastagabb sejtfal kifejlesztésével alkalmazkodik. A 16 kda fehérje fontos szerepet tölt be a sejtfal vastagítás folyamatában (Cunningham and Spreadbury 1998). Ezenkívül molekuláris chaperonként mködik, stabilizálja a sejt-struktúrákat a hosszú távú nyugalmi fázis során, segítve ezzel a baktériumot a túlélésben. Átlapoló szintetikus peptidek segítségével a kutatócsoport együttmködve Dr. Juraj Ivanyival (Hammersmith Hospital, London, Anglia) és Dr. Francesco Dielivel (Department of Biopathology, University of Palermo, Palermo, laszország) a fehérjében CD4 + T-sejt epitópokat lokalizált (Wilkinson et al., 1999; Hudecz 2001; Bsze et al., 2004). Ezen T-sejt epitóppeptidek képesek makrofágok felszínén kifejezd MHC (HLA) fehérjékhez kötdni.

18 II.4. Antituberkulotikumok és konjugátumaik minimális gátló koncentrációjának meghatározása folyékony táptalajon, telepszámának meghatározása szilárd táptalajon Kísérleteinket az rszágos Korányi TBC és Pulmonológiai Intézet területén található Bakteriológiai Laboratóriumban (Corden International Magyarország Kft.), Dr. Szabó Nóra irányitásával és Dávid Sándor közremködésével végeztük. II.4.1. Baktériumok oltása és tenyésztése, a munka során használt tápközegek Az oltás a mikroorganizmusok tenyésztését megelz mikrobiológiai mvelet. Lényege: steril oltóeszköz segítségével steril tápközegbe juttatjuk azokat a mikróbákat, esetünkben baktériumokat, amelyeket szaporítani kívánunk. Az oltáshoz felhasznált mikróba sejttömeget inokulumnak nevezzük. A tenyésztés a baktériumok meghatározott tápközegekben történ mesterséges szaporítása. Laboratóriumi körülmények között a tenyésztést megfelel összetétel tápközegben végezzük. Ezek a tápközegek a vizsgált baktérium tápanyag-, energia-, ph-, vízaktivitás- és redoxpotenciál-igényeinek megfelelek. A tápközegek tartalmazzák mindazokat az anyagokat, amelyekre a mikroorganizmusoknak szüksége van (víz, redukált széntartalmú vegyületek, szerves és szervetlen nitrogénvegyületek, ásványi anyagok, vitaminok) és amelyeket maguk szintetizálni nem képesek. A szükséges hmérséklet termosztátban állítható be. A folyékony táptalajokra jellemz, hogy a különböz tápanyagokat szuszpenzióban, valódi vagy kolloid oldat formájában tartalmazzák. A folyékony halmazállapotú tápközegek közül a félszintetikus táptalajokat is leveseknek nevezzük. Félszintetikus tápközegek összetevinek egy része olyan természetes anyag, amelynek összetétele nem teljesen ismert, vagy alkotóinak aránya változó. A szilárd táptalajok a folyékony táptalajokból származtathatók szilárdító anyagok (agar-agar, zselatin, szilikagél) hozzáadásával. Régebben a zselatin volt a legelterjedtebb szilárdító anyag, ma egyre inkább háttérbe szorul, ami egyrészt igen alacsony olvadáspontjával (35 C) magyarázható, másrészt azzal a ténnyel, hogy a zselatint számos baktériumfaj elfolyósítja zselatináz enzime révén. Éppen ezért ma már inkább csak diagnosztikai céllal használják. Az agar kétkomponens gélképz poliszacharidkeverék, amelyet egyes tengeri vörösalgákból vontak ki. Az agar nagy elnye, hogy Con megdermed, olvadáspontja azonban 98 C. Mivel az agar természetes anyag, összetétele nem definiálható pontosan, csak természetes és félszintetikus táptalajokhoz használható. A

19 szilárd táptalaj megjelenési formája szerint lehet kémcsben elkészítve magas- vagy ferdeagar, Petri-csészébe leöntve pedig agarlemez (10. ábra). 10. ábra. Baktérium tenyésztésére alkalmazott kémcs (folyékony táptalaj) illetve Petri csésze oldal- és felülnézetben A M. tuberculosis tenyésztésére a dolgozatban szerepl kísérletek esetén a Sula-féle félszintetikus, folyékony (Sula 1963; Sula 1963; Lányi 1980), valamint a Löwenstein-Jensen féle szilárd táptalajt használtuk (Löwenstein 1931; Jensen 1932). Ezt a tojás homogenizátumot tartalmazó szilárd tápközeget, amely a rezisztens baktériumok kimutatására is használható Löwenstein javasolta (1931) és Jensen módosította (1932). A Sula és a Löwenstein-Jensen táptalaj is tartalmaz malachitzöldet, amely gátolja a vizsgálati anyagokban jelenlév nem saválló baktériumok szaporodását. Ez fontos a M. tuberculosis esetében a többhetes (4-6-8 hét) tenyésztési id miatt. A legtöbb Mycobacterium lassan szaporodik, óra az osztódási id. A lassan növ fajok (pl. M. tuberculosis, M. avium) 3-8 hét alatt képeznek telepeket. A táptalajon az M. tuberculosis és a közeli rokonságban lév fajok elkülöníthetek.

20 II.4.2. Baktériumok sejtszámának meghatározása A legtöbb baktérium esetében a sejtek szaporodása során az utódsejtek elválnak egymástól. A sejtszámmeghatározás módszerei közül a mikroszkópos számolást és a turbidimetriát alkalmazzák legtöbbször a gyakorlatban: (a) Bürker-kamrás sejtszámolás: nagyobb méret sejteknél közvetlen sejtszámolás lehetséges Bürker-kamrával Ez a módszer az összsejtszám megállapítására ad lehetséget, gyors és egyszer sejtszámlálási módszer. (b) Turbidimetria: a meghatározás folyadéktenyészetek "zavarosságának" mérésén alapszik. A turbidimetriás mérésnél a mszeren mért "srség"-értékeket kalibrálni kell (közvetlen sejtszámolással vagy közvetve, élcsíraszám megállapítással). A kalibrációs görbén egy-egy turbiditás értéknek meghatározott sejtszám felel meg. Turbidimetriában gyakran alkalmazott referenciák az úgynevezett McFarland standard oldatok, amelyek segítségével (egy adott tartományon belül) egy baktérium szuszpenzió zavarossága, vagyis sejtszáma állítható be (McFarland 1907; Bollela et al., 1999). Az eredeti McFarland oldatok meghatározott koncentrációjú bárium-klorid és kénsav elegyítésével készültek, ahol a keletkez bárium-szulfát okozza a kívánt mérték zavarosságot, abszorbanciát. (Pl. a 0,5 McFarland (amely közelítleg 1, sejtszámnak felel meg) eredetileg 0,05 ml 1,175 %-os bárium-klorid dihidrát (BaCl. 2 2H 2 ) és 9,95 ml 1%- os kénsav (H 2 S 4 ) keveréke, amely szuszpenzió abszorbanciáját 600 nm határozzák meg. II.4.3. Minimális gátló koncentráció (MIC) meghatározása Általános definíció: Minimális gátló koncentrációnak (minimum inhibitory concentration = MIC) nevezzük azt a legkisebb antibiotikum mennyiséget, amely 1 ml térfogatú oldatban (táptalajban) megakadályozza valamely baktérium szaporodását. Hasonlóan informatív lehet az antibiotikumok minimális baktériumöl koncentrációja (minimum bactericid concentration = MBC), az a mennyiség, amely az inokulumként bevitt baktériumok 99,9%-át elpusztítja. Esetünkben: a minimális gátló koncentráció (MIC) a vizsgálandó vegyületnek az a legkisebb koncentrációja (mikrogramm/ml egységben kifejezve), amely az adott mycobacterium törzs (a H 37 Rv) növekedését gátolja. A minimális gátló koncentráció értéke függ az alkalmazott táptalajtól, a táptalaj ph értékétl, az inokulum kolónia számától, az inkubáció hmérsékletétl, atmoszférájától és idtartamától. A baktériumok esetében ez a jelenség a mikroszervezetek gyors adaptív tulajdonságával magyarázható, nem örökletes, modifikatív sajátság.

21 A MIC értéket az általunk vizsgált antituberkulotikumok és a konjugátumaik esetében kvantitatív leves higításos módszer alkalmazásával határoztuk meg. A módszer els lépése, hogy a vizsgálandó vegyületbl - alkalmas oldószerrel törzsoldatot, abból pedig megfelel léptékben, azonos térfogatú hígításokat készítünk. A kapott higítási sor oldataiból - a vegyület végkoncentrációjának megfelelen - egyforma mennyiségeket adunk a táptalajt tartalmazó csövekhez. Ezután a csöveket a vizsgálandó mycobacterium törzs megfelel higítású szuszpenziójával beoltjuk. A minimális gátló szintet annak a csnek a vegyület koncentrációja jelenti, amelyben a kell idtartamú inkubálás után szabad szemmel még nem észleltünk növekedést. II.4.4. Telepszám (kolónia szám, colony forming unit, CFU) meghatározása A telepszámlálásos módszerek esetében a tenyésztést szilárd táptalajon végezzük, így a kifejldött telepek közvetlenül megszámolhatók. A telepszámlálásos módszerek alkalmazhatóságának alapfeltétele, hogy a táptalajokon kintt telepek egyetlen sejt szaporodásából származzanak, és a telepek számolhatók legyenek, vagyis a cél olyan lemeztenyészetek elállítása, amelyen az egyedülálló (soliter) telepek száma közötti. A táptalajtól és a tenyésztési technikától függen - alkalmas mind az összcsíraszám; mind pedig valamely tetszleges mikrobacsoport számának meghatározására. A CFU/ml érték megadja, az adott minta esetében, az egységnyi térfogatban jelenlév életképes sejtek közelít számát, amelyekbl a számolható telepek kifejldtek. Kísérleteinkben a MIC érték leolvasását követen (az inkubációs id letelte után, általában 28 nap) a növekedést szabad szemmel vizsgálva nem mutató csövekbl, szilárd Löwenstein-Jensen (LJ) táptalajokra oltottunk ki. Ezen a táptalajon 4 6 hét múlva a kinövekedett kolóniák számát (CFU, colony forming units) határoztuk meg. A módszer lényegét az 11. és a 12. ábra foglalja össze.

22 !" " #$%!& ' "( )!*' " + ', '' + ", 11. ábra. (A) Kolónia szám (telepszám) meghatározásásának sematikus vázlata (B) M. tuberculosis kolóniák Löwenstein-Jensen szilárd táptalajon, nagyítva +)', :;//<8<=), $' $ ' - )'!.2 3/45γ 2 3/4> " $" "!./01 + -, 12. ábra. Minimális gátló koncentráció (MIC) és telepszám (CFU) meghatározása M. tuberculosis H 37 Rv törzsön II.5. A sejtek életképességének vizsgálata antituberkulotikum (INH), hordozómolekulák és antituberkulotikum-konjugátumok hatására, az in vitro citosztatikus hatás meghatározása kolorimetriás tetrazólium (MTT) teszt alkalmazásával Citosztatikusnak nevezzük azokat az anyagokat (pl. kismolekulájú vegyületek, hordozómolekulák), amelyekkel történ kezelés hatására a sejtek elpusztulnak, illetve nem

23 szaporodnak, proliferálnak, életképességük megváltozik (antiproliferatív hatás, életképesség megváltoztatása, ~ citosztatikus hatás). A citosztatikus hatás a vizsgált vegyületre jellemz adat, az adott sejttípuson. A citosztatikusság ténye önmagában nem jellemzi a vegyület által kiváltott sejthalál mechanizmusát. A citosztatikus hatás mértékének meghatározása, különböz sejttípusokon egy gyors és viszonylag költségkímél módszer, azoknak a vegyületeknek a kiküszöbölésére a fejlesztések korai szakaszában amelyek a sejtek halálát okozzák már kis koncentrációban. Ezek a tesztek nagymértékben segítik a vegyületek optimalizálását az in vitro kísérletek során. Leggyakrabban a nem radiaktív, kolorimetriás, funkcionális teszteket alkalmazzák kémiai vegyületek toxicitásának és citosztatikus hatásának mérésére, mert használhatók órás kezelési protokolokban, in vitro sejtkultúráknál. Érzékenyek, jól reprodukálhatók, egyszeren, gyorsan kivitelezhetek, viszonylag kis mennyiség sejtet igényelnek (sejttípustól függen: sejt/mélyedés/szövettenyészt lemez). A dolgozatban összefoglalt munkában a vegyületek (szabad antituberkulotikumok, hordozó molekulák, antituberkulotikum-konjugátumok) in vitro citosztatikus hatását tetrazólium (MTT) teszt segítségével határoztuk meg (Slater et al., 1963; Mosmann 1983; Gerlier and Thomasset 1986). Az MTT egy tetrazólium só (3-(4,5-dimetiltiazol-2-il)-2,5- difeniltetrazolium bromid), amelyet az él, metabolikusan aktív sejtek mitokondriális dehidrogenáz enzimje képes formazán származékká alakítani. Ez a származék mutatható ki kolorimetriásan, az él sejtek számával korreláltatható mértékben. A citosztázis mértékét (%) λ=540 nm-en mért abszorbancia értékek alapján a következ képlettel határoztuk meg: A citotoxicitás / citosztázis[%] A kezeltsejtek = kontroll sejtek ahol A kezelt a kezelt sejtek, míg A kontroll a negatív kontroll sejtek esetében mért abszorbanciát (λ=540 nm) jelenti. A citosztázis mértékét (%) a koncentráció függvényében ábrázolva a kapott görbék segítségével meghatározhatóak az IC 50 értékek. Az IC 50 érték azt a koncentrációértéket jelenti, amely a vizsgált sejtkultúrában a sejtek 50%-ának pusztulását okozza. A vegyületek citosztatikus hatását a meghatározott MIC értékek alatti, valamint annál magasabb koncentrációtartományban vizsgáltuk humán sejtvonalon (HepG2 májból izolált, hepatocelluláris karcinoma sejtvonal (Knowles et al., 1980; Knowles and Aden 1983)).

24 III. Célkitzések A dolgozatban összefoglalt munka célja a terápiásan alkalmazott INH antituberkulotikum fertzött makrofágokba való szelektív célbajuttatására alkalmas hatóanyag-hordozó konjugátumok elállítása volt. E célunk megvalósítása érdekében a kísérleti munka során hordozóként tuftsinszármazékokat és az M. tuberculosis immundomináns 16 kda fehérjének egy T-sejt epitóppeptidjét választottunk. A hordozó peptideket szilárdfázisú szintézissel állítottuk el. Elállítottuk az izoniazid kapcsolásához szükséges távolságtartó linker molekulát és alkalmazásával INHhordozó konjugátumokat állítottunk el. Az új vegyületek antituberkulotikus hatását, minimális inhibiciós koncentrációjának (MIC) meghatározását M. tuberculosis in vitro tenyészeten hasonlítottuk össze a szabad INH molekula hatásával. 3? 0 " 3? " ' 9 " 13. ábra. Az INH fertzött makrofágokba történ szelektív célbajuttatásához választott stratégia sematikus összefoglalása

25 IV. Kísérleti rész IV.1. A szintetikus munka során használt vegyszerek, mszerek Aminosavszármazékok, gyanták Elnevezés, kapacitás Rövidítés, jelzés Gyártó cég terc-butiloxi-karbonil- (Boc), és 9-fluorenil-metiloxi-karbonil- (Fmoc) aminosavszármazékok Reanal (Budapest) Fluka (Buchs, Svájc) Nova Biochem (Läufelfingen, Svájc) 4-metil-benzhidrilamin-gyanta MBHA Nova Biochem (1,1 mmol/g) (Läufelfingen, Svájc) 4-(2, 4 -dimetoxifenil-fmoc- Rink Amide MBHA Nova Biochem -aminometil)-fenoxiacetamido- -norleucil-mbha-gyanta (0,69 mmol/g) ldószerek, reagensek (Läufelfingen, Svájc) Elnevezés, kapacitás Rövidítés, jelzés Gyártó cég N, N-dimetil-formamid DMF Molar (Budapest) N, N -diizopropil-karbodiimid DIC Fluka (Buchs, Svájc) 1,2-etánditiol, piperidin, ninhidrin diklór-metán DCM Molar (Budapest) 1-hidroxi-benztriazol HBt Fluka (Buchs, Svájc) trifluor-ecetsav TFA Reanal (Budapest) etilén-diizopropil-amin DIEA izoniazid INH Fluka (Buchs, Svájc) glioxilsav-monohidrát Gli Merck (Darmstadt, Németország) nátrium-ciano-borohidrid NaCNBH 3 Merck (Darmstadt, Németország) benzotriazol-1-il-oxi-trisz-pirrolidino- PyBB Fluka -foszfónium hexafluorofoszfát (Buchs, Svájc) ecetsav, jégecet, metanol Reanal acetonitril (Budapest)

26 szövettenyészt médium RPMI 1640 Gibco magzati (foetális) borjú savó FCS (Paisly, UK) (foetal calf serum) gentamicin 3-(4,5-dimetiltiazol-2-il) MTT Sigma -2,5-difeniltetrazolium bromid (St.Louis, M, USA) 96 lyukú szövettenyészt lemez Greiner (Frickeneusen, Németország) Mszerek Elnevezés Knauer HPLC rendszer (pumpa, UV detektor, kézi injektor) VARI EL III elemanalizátor SYKAM 4300 automata aminosav analizátor Bruker Daltonics Esquire tömegspektrométer HF teflon készülék SYR automata peptidszintetizátor BlockTerm 656 termosztát Büchi 530 olvadáspontmér Labsystem iems, MF mikrotitrációs lemez leolvasó spektrofotométer Gyártó cég Knauer (Bad Homburg, Németország) Elementar Analysensysteme GmbH (Németország) SYKAM (Eresing, Németország) Bruker (Bremen, Németország) Peninsula Laboratories, INC. (Belmont, CA, USA) MultiSyntech (Witten, Németország) (Magyarország) Büchi Labortechnik AG (Flawil, Svájc) Labsystem (Helsinki, Finnország) HPLC oszlopok, töltetek Elnevezés Töltet, méret, jellemzk Gyártó cég Phenomenex fordított fázisú Phenomenex módosított szilika töltet (Torrance, CA, USA) -félpreparatív Jupiter (C x 250 mm) 10µm, 300 Å Eurospher -analitikai Eurospher (C 18 4 x 250mm) 5µm, 100 Å

27 IV.2. A peptidek szintézise A szintetikus munka során a következ szekvenciájú peptidamidokat állítottuk el: GTKPKG (T6), [TKPKG] 4 (T20), 91 SEFAYGSFVRTVSLPV 106 (91-106). IV.2.1. A peptidek szintézise manuális Boc/Bzl stratégiával A T6 és T20 peptideket manuális szilárdfázisú szintézissel állítottuk el Boc/Bzl stratégia alkalmazásával. A peptidek szintéziséhez 4-metil-benzhidrilamin (MBHA) (Matsueda and Stewart 1981) gyantát használtunk. Valamennyi aminosavat N α -Boc-származék (Merrifield 1963; Merrifield 1964) formájában kapcsoltuk. A Boc-aminosavak oldalláncai a 1. táblázatban felsorolt védcsoportokat tartalmazták. 1. táblázat. A Boc/Bzl stratégia szerint az MBHA gyantákon felhasznált Boc-aminosavszármazékok oldallánc védcsoportjai. Aminosav Funkciós csoport Védcsoport Rövidítés Lys amino 9-fluorenil-metiloxi-karbonil Fmoc Thr hidroxil benzil Bzl Arg guanidino 4-toluol-szulfonil Tos β-ala, Gly, Pro oldallánc védcsoport nélkül Az MBHA gyanta (kapacitás:1,1 mmol/g) hidroklorid formában kerül kereskedelmi forgalomba, ezért a gyantát a duzzasztást követen 33% TFA / 66% DCM V/V hasítóelegyével kezeltük, 2+20 percig, majd a DCM-mel való ötszöri mosást követen, semlegesítettük 10% DIEA / 90% DCM V/V elegyével 4 x 1 percig, majd újból mostuk háromszor DCM-mel. Az MBHA gyantához az elkezelés után kapcsoltuk az els Bocaminosavszármazékot. A gyantakapacitásra számolva háromszoros moláris feleslegben adtuk az aminosavszármazékot és az in situ aktív észter kialakításához szükséges kapcsolószereket (DIC, HBt) (König 1970; Mojsov et al., 1980) DCM-ben oldva. A kapcsolási id egy óra volt. A mosási lépést (DCM) követen ninhidrin-, illetve izatin- (Kaiser)-próbával (Kaiser et al., 1970; Kaiser et al., 1980) ellenriztük a kapcsolás végbemenetelét. Pozitív Kaiser-próba esetén a kapcsolást megismételtük.

28 A Boc-védcsoportot minden esetben a gyanta elkezelésénél leírt hasítóeleggyel (33% TFA / 66% DCM V/V) távolítottuk el, majd a DCM-mel való mosást követen, semlegesítettük (10% DIEA / 90% DCM V/V). A Boc/Bzl stratégiával végzett szintézis egy ciklusának összefoglalása a 2. táblázatban látható. 2. táblázat. A Boc/Bzl stratégia szerint végzett peptidszintézis egy ciklusának menete Mvelet Reagens, oldószer Idtartam (perc) gyanta mosása 3 x 2-5 ml DCM 3 x 1 Boc-védcsoport eltávolítása 2 x 2-4 ml hasítóelegy % TFA/ DCM (V/V) gyanta mosása 5 x 2-5 ml DCM 5 x 1 semlegesítés 4 x 2-4 ml elegy 4 x 1 10% DIEA/DCM (V/V) gyanta mosása 3 x 2-5 ml DCM 3 x 1 3 ekvivalens* Boc-aminosav/DCM kapcsolás ekvimoláris HBt/DCM 60 ekvimoláris DIC elegy végtérfogat 4-5 ml gyanta mosása 2 x 2-5 ml DMF 2 x 1 2 x 2-5 ml DCM 2 x 1 kapcsolási reakció követése izatin*-, ninhidrin (Kaiser)-próba 5 *gyantakapacitásra számított mennyiség *Pro-aminosavszármazékhoz való kapcsolást követen A kapcsolás/ védcsoport eltávolítás végbemenetelét ninhidrin-próba segítségével ellenriztük. A próbához szükséges oldatok összetétele a következ volt: 1. ninhidrin/etanol 10:1 (m/v), 2. fenol/etanol 4:1 (m/v), 3. piridin/víz 98:2 (V/V) elegy, amely 4 µmol/dm 3 KCN-ot tartalmazott. Egy üveg reakciócsbe kevés gyantaszemet raktunk és erre a három reagensbl sorrendben 2-2 cseppet adtunk, majd a csövet BlockTerm-ben 105 C-on tartottuk 5 percig. Prolinhoz való kapcsolás ellenrzéséhez használt elegy összetétele 3% izatin, 5% Boc-Phe-H / benzilalkohol volt, melyet a fent leírt oldatok eltt csepegtettünk a gyantaszemekhez. Sikertelen kapcsolás esetén újabb adag Boc-aminosavszármazékkal és in situ aktiv észter (DIC, HBt) képzés segítségével megismételtük a kapcsolást. A szilárd hordozóról a peptideket/peptidkonjugátumokat és az oldallánc védcsoportokat hidrogén-fluorid (HF) segítségével távolítottuk el (Grant 1992b). A hasitást teflon edényben kevertetve végeztük, -5 C-on 1,5 óráig, gyökfogók (p-krezol, tiokrezol) jelenlétében. 0,5-1,00 g peptidre/peptidkonjugátumra átlagosan 10 ml HF-ot számolva 0,5 g p-krezolra és 0,5 g tiokrezolra volt szükség. Hasítás után a HF-ot a gyanta

29 peptid/peptidkonjugátum elegyrl ledesztilláltuk, majd a reakcióelegyet felöntöttük hideg éterrel, ezután szrtük. A szrés után kevés A eluens (0,1% TFA/víz (V/V)) segítségével kioldottuk a peptidet/peptidkonjugátumot a szrn a gyantaszemek közül. Az oldatot lefagyasztottuk, majd liofilizáltuk. IV.2.2. Peptidszintézis Fmoc/ t Bu-stratégiával automata peptidszintetizátoron A peptidet SYR (MultiSyntech) automata peptidszintetizátor segítségével állítottuk el, Fmoc/ t Bu-stratégia alakalmazásával (Carpino and Han 1972). A szintézishez Rink Amide MBHA gyantát (Rink 1978) (kapacitás: 0,69 mmol/g) és N α -Fmocaminosavszármazékokat használtunk. Az Fmoc-aminosavak oldalláncai a 3. táblázatban felsorolt védcsoportokat tartalmazták. Az Fmoc-védcsoport hasításához piperidin/dmf 2:8 (V/V) és 4:6 (V/V) elegyét használtuk. Az amidkötések kialakítása DIC/HBt in situ aktív észterek kialakításával történt. Az aminosavszármazékokat és reagenseket négyszeres moláris feleslegben alkalmaztuk a szintézis során. Az aminosavszármazékok oldása a HBt megfelel koncentrációjú, NMP-nal készült oldatában történt, amelyben a HBt koncentrációja szintézistl függen 0,50-0,69 mol/l tartományban volt. A peptidszintetizátor egy ciklusának protokollja a 4. táblázatban olvasható. 3. táblázat. A Fmoc/tBu stratégia szerint a Rink Amide MBHA gyantákon felhasznált Fmoc-aminosavszármazékok oldallánc védcsoportjai Aminosav Funkciós csoport Védcsoport Rövidítés Glu karboxil terc -butil t Bu Thr hidroxil tritil Trt Arg guanidino 2,2,4,6,7-pentametil- dihidro-benzofurán-5- szulfonil Ser, Tyr hidroxil terc -butil t Bu Ala, Gly, Leu, Pro, oldallánc Phe, Val védcsoport nélkül Pbf

30 4. táblázat. A SYR (MultiSyntech) automata peptidszintetizátor egy ciklusának leírása Mvelet Reagens, oldószer Idtartam (perc) hasítás 2-4 ml 40% piperidin, 60% DMF ml 20% piperidin, 80% DMF 15 mosás 2 x 2-5 ml DMF 5 x 1 kapcsolás 4 ekvivalens* Fmoc-aminosavszármazék + 4 ekvivalens HBt/ NMP 4 ekvivalens DIC/ DMF 2 x 60 elegy végtérfogat: 3-4 ml mosás 2 x 2-5 ml DMF 5 x 1 *gyantakapacitásra számított mennyiség A szilárd hordozóról a peptidet/peptidkonjugátumot és az oldallánc védcsoportokat TFA segítségével távolítottuk el. A hasítóelegy összetételét a peptid/peptidkonjugátum szekvenciája és az oldallánc védcsoportok határozták meg. 1 g gyantára 10 ml hasítóelegyet használtunk. A hasítóelegyet jeges htés közben készítettük. A reakció 2 órán át tartott szobahmérsékleten. A hasítóelegy TFA-at, fenolt, vizet, 1,2-etánditiolt (EDT) és tioanizolt, 82,5:5:5:2,5:5 (V/m/V/V/V) tartalmazott. A hasítás után a keveréket hideg éterbe (0 C) szrve kicsapattuk, majd 10 perces 2000/perc fordulatszámú centrifugálással ülepítettük. Az üledékrl dekantálással távolítottuk el az étert, majd a peptidet/peptidkonjugátumot újra felszuszpendálva hideg éterben megismételtük a mveletet. Ezután A eluensben (0,1% TFA/ víz (V/V)) feloldottuk a peptidet/peptidkonjugátumot és vákuum alatt bepároltuk, majd liofilizáltuk. IV.3. A hatóanyag-konjugátumok szintézise A hatóanyag (INH) kapcsolása a peptidhez egy távoltartó egységen ( linker, glioxilsav) keresztül történt, 2-(izonikotinoil-hidrazino)ecetsav formában. IV (izonikotinoil-hidrazino)ecetsav szintézise Els lépésben 2-(izonikotinoil-hidrazono)ecetsavat állítottuk el. Ehhez 3,032 g glioxilsavat (glioxilsav-monohidrát formában, M w =92,05) 3 ml desztillált vízben oldottunk. Az izoniazidból (M w =137,14) ekvimoláris mennyiséget mértünk be és ezt acetonitril (AcN)/víz 1:2 elegyében oldottuk. A két oldat összeöntése után (a végtérfogat 27 ml volt) a