4-нитро-6-трифторметил-1,2,3-бензотритиол-1-оксид в качестве ингибитора репродукции вируса иммунодефицита человека

Формула изобретения

Ингибитор репродукции вируса иммунодефицита человека, представляющий собой 4-нитро-6-трифторметил-1,2,3-бензотритиол-1-оксид формулы 1

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к медицине, конкретно к биологически активному веществу, производному бензотритиолоксида, которое может использоваться в качестве ингибитора репродукции вируса иммунодефицита человека.

Известно [С.Jacob. Nat. Prod. Rep., 2006, 23, 851-863], что природные бензотритиолоксиды обладают разнообразной биологической активностью. Например, варацины В и С, выделенные из дальневосточной асцидии Polycitor, проявляют противогрибковую и антимикробную активность против С.albicans и В.Subtilis [Т.N.Makarieva, V.A.Stonik, A.S.Dmitrenok, В.В.Grebnev, V.V.Isakov, N.М.Rebachyk, Y.W.Rashkes, J. Nat. Prod., 1995, 58, 254-258.], а варацин С обладает выдающейся противораковой активностью [А.Н.Lee, J. Chen, D.Liu, Т.Y.Leung, A.S.Chan and T.Li, J. Am. Chem. Soc., 2002, 124, 13972-13973].

В литературе не имеется сведений о противовирусной активности бензотритиолоксидов.

Проблема лечения ВИЧ-инфекции остается одной из самых актуальных проблем современной медицины. Для лечения ВИЧ-инфекции на протяжении почти 15 лет в клинической практике широко использовался препарат азидотимидин (АЗТ), являющийся эффективным ингибитором вирусной обратной транскриптазы [Машковский М.Д. Лекарственные средства. т.2. Изд. 14-е, М.: ООО «Новая волна», 2000]. Однако в последние годы применение этого препарата снижается в связи с быстро развивающейся в организме ВИЧ-инфицированных пациентов резистентностью к нему вируса [Larder В.А, Kemp S.D. «Multiple mutations in HIV-1 reverse transcriptase confer high-level resistance to zidovudine (AZT)». Science, 1989, V.246, p.1155-1158], а также его высокой токсичностью, в том числе митохондриальной [Chiu D.T. & Duesberg P.H. «The toxicity of azidothymidine (AZT) on human and animal cells in culture at concentrations used for antiviral therapy». Genetica, 1995, V.95, p.103-109 и Brinkman К., ter Hofstede J.M., Burger D.M. «Adverse effects of reverse transcriptase inhibitors: mitochondrial toxicity as common pathway». AIDS, 1998, V. 12, p.1735-1744]. Кроме того, монотерапия азидотимидином не рекомендована Всемирной Организацией Здравоохранения, поскольку приводит к появлению устойчивых к препарату мутантов вируса. В настоящее время азидотимидин используют в основном в качестве одного из компонентов в так называемых «коктейлях» (в сочетании с 2-4 другими препаратами) [Schmit J.-C., Weber В. «Recent advances in antiretroviral therapy and HIV infection monitoring», mtervirology, 1997, V.40, № 5/6, p.304-321 и Кравченко А.В. Комбинированная антиретровирусная терапия ВИЧ-инфекции. Эпидемиология и инфекционные болезни, 2001, № 1, с.59-62]. Несмотря на положительные результаты, достигаемые при использовании некоторых таких «коктейлей», актуальным остается поиск новых анти-ВИЧ препаратов иного структурного типа, достаточно эффективных и недорогих.

Такими доступными и недорогими препаратами являются, например, глицирризиновая кислота и ее производные. Одним из наиболее эффективных производных глицирризиновой кислоты в качестве ингибитора репродукции вируса иммунодефицита человека является пентаникотинат глицирризиновой кислоты, показавший высокую анти-ВИЧ активность по сравнению со многими другими производными названной кислоты [Плясунова О.А., Егоричева И.Н., Федюк Н.В. и др. Изучение анти-ВИЧ активности -глицирризиновой кислоты. Вопросы вирусологии, 1992, № 5-6, с.23 5-23 8]. Однако имеется потребность в ингибиторах, анти-ВИЧ активность которых превышает активность указанного соединения.

Задачей изобретения является расширение ассортимента ингибиторов репродукции вируса иммунодефицита человека.

Поставленная задача решается применением в качестве ингибитора репродукции вируса иммунодефицита человека известного 4-нитро-6-трифторметил-1,2,3-бензотритиол-1-оксида формулы 1:

Биологическая активность соединения 1 ранее не исследовалась.

Соединение 1 может быть получено окислением 4-нитро-6-трифторметил-1,2,3-бензотритиола 2 различными окисляющими агентами, например м-хлорнадбензойной кислотой, в соответствии с работой [К.Rasheed, J.D.Warkentin. J. Org. Chem. 1980, 45, 4807-4810], или окислением гидропероксидом кумола в присутствии каталитического комплекса Тi(Оi-Рr)₄/диэтилтартрат, например, в соответствии с приведенными ниже примерами 1, 2.

Получение 4-нитро-6-трифторметил-1,2,3-бензотритиола 2 возможно из доступного 1-хлор-4-(трифторметил)бензола 3 с использованием также доступных недорогих реагентов, например, по ранее предложенной методике [Л.М.Ягупольский, B.C.Моспан. Украинский химический журнал, 1955, 21, 81; US 1567481; US 4084954; К.Rasheed, J.D.Warkentin. J. Org. Chem., 1979, 44, 267] в соответствии со следующей схемой:

Оценка цитотоксичности соединения 1 приведена в примере 3. Обнаружено, что

CD ₅₀ исследуемого препарата составляет 100 мкг/мл.

Исследования биологической активности соединения 1, проведенные в отношении вируса иммунодефицита человека, показали его высокую эффективность как ингибитора репродукции этого вируса. В результате исследований выявлено, что соединение 1 активно влияет на репродукцию ВИЧ, что подтверждается приведенным ниже примером 4.

Исследование ингибирования репродукции ВИЧ включает культивирование первично инфицированных лимфоидных клеток линии МТ-4 в присутствии названных соединений, конечные концентрации которых в культуральной среде составляют 0.0001-100 мкг/мл, на протяжении одного пассажа - в течение 4 суток.

Об ингибировании репродукции ВИЧ в культуре чувствительных клеток судят по снижению накопления вирусспецифического белка р24 (по данным иммуноферментного анализа), а также по увеличению жизнеспособности клеток в присутствии препарата по сравнению с контролем, определяемому на 4-е сутки культивирования [Schmit J.-C., Weber В. «Recent advances in antiretroviral therapy and HIV infection monitoring». Intervirology, 1997, V.40, № 5/6, p.304-321 и. Кравченко А.В. «Комбинированная антиретровирусная терапия ВИЧ-инфекции». Эпидемиология и инфекционные болезни, 2001, № 1, с.59-62] при окрашивании 3-(4,5-диметилтиазол-2-ил)-2,5-дифенилтетразолиум бромидом (МТТ).

В процессе исследования ингибирования репродукции ВИЧ соединением 1 и эталоном сравнения (пентаникотинатом глицирризиновой кислоты) мы получили следующие результаты:

Соединение 1: ID₅₀ - 1.7 мкг/мл, CD ₅₀ - 100 мкг/мл, IS - 58.8.

Пентаникотинат глицирризиновой кислоты: ID₅₀ - 20.4 мкг/мл, CD ₅₀ - 1163 мкг/мл, IS - 57.0.

Полученные количественные показатели ингибирования подтверждают высокую степень подавления репликации ВИЧ-1 в культуре клеток МТ-4 соединением 1, превышающую, например, тот же показатель у эталона сравнения - пентаникотината глицирризиновой кислоты - в 12 раз.

Таким образом, 4-нитро-6-трифторметил-1,2,3-бензотритиол-1-оксид 1 имеет высокую биологическую активность, которая проявляется в том, что он является высокоактивным ингибитором репродукции вируса иммунодефицита человека и может использоваться в чистом виде или в качестве основы новых высокоэффективных лекарственных форм для лечения СПИДа.

Пример 1.

Синтез 4-нитро-6-трифторметил-1,2,3 -бензотритиол-1-оксида 1.

К раствору 0.330 г (1.6 ммоль) диэтилтартрата в 2 мл сухого СН₂Сl₂ под аргоном прибавили 0.240 г (0.845 ммоль) Ti(Oi-Pr)₄, затем 15 мкл (0.8 ммоль) Н₂О, перемешивали 30 мин. Добавили раствор 0.205 г (0.72 ммоль) 4-нитро-6-трифторметил-1,2,3-бензотритиола 2 в 1 мл СН₂Сl₂, перемешивали 45 мин при 22°С, затем прибавили 171 мкл (86.5%-ный раствор в кумоле, 1.0 ммоль) гидропероксида кумола. Реакционную смесь перемешивали 48 ч при 22°С. Добавили 1 мл Н₂О, перемешивали 1 ч, отфильтровали образовавшийся гель и промыли его СH₂ Сl₂. Фильтрат высушили Na₂SO₄ , отогнали растворитель. Остаток перекристаллизовали из 4 мл горячего этанола. Получили 0.054 г (25%) 4-нитро-6-трифторметил-1,2,3-бензотритиол-1-оксида 1.

4-Нитро-6-трифторметил-1,2,3-бензотритиол-1-оксид 1: спектр ЯМР ¹Н, , м.д.: 8.14 д.к (Н⁹, J_9,7 1.7 Гц, ³J_C-F 0.7 Гц), 8.58 д.к (Н⁷, J_7,9 1.7, ³J_C-F 0.7 Гц); спектр ЯМР ¹³С, , м.д.: 141.43 с, 138.21 с, 137.62 с (С¹, С ⁵, С⁶), 121.30 к (С⁷, ³ J_C-F 3.5 Гц), 131.19 к (С⁸, ² J_C-F 35.0 Гц), 126.39 к (С⁹, J_C-F 3.3 Гц), 122.13 к (С¹⁰, ¹J_C-F 273.5 Гц).

Пример 2.

Синтез 4-нитро-6-трифторметил-1,2,3-бензотритиол-1-оксида 1.

К раствору 0.670 г диэтилтартрата (3.3 ммоль) в 5 мл сухого СН₂Сl₂ под аргоном прибавили 0.260 г (0.92 ммоль) Ti(O_i-Pr)₄, перемешивали 30 мин. Добавили раствор 0.228 г (0.8 ммоль) 4-нитро-6-трифторметил-1,2,3-бензотритиола 2 в 1 мл СН₂Сl₂, перемешивали 45 мин при комнатной температуре, затем прибавили 584 мкл (86.5%-ный раствор в кумоле, 3.4 ммоль) гидропероксида кумола. Реакционную смесь перемешивали 48 ч при 20°С, затем добавили 1 мл H₂ O, перемешивали 1 ч, отфильтровали образовавшийся гель и промыли его СН₂Сl₂. Фильтрат высушили Na₂ SO₄, отогнали растворитель. Остаток перекристаллизовали из 7 мл горячего этанола. Получили 0.036 г (15%) 4-нитро-6-трифторметил- 1,2,3-бензотритиол-1-оксида 1.

Пример 3

Оценка цитотоксичности соединения 1.

Цитотоксичность соединения 1 оценивают путем добавления его разведении в бессывороточной среде RPMI-1640 к клеточной суспензии МТ-4, помещенной в лунки 96-луночного планшета ("Cel-Cult", England), до конечных концентраций 0.001-100 мкг/мл (по три лунки на каждую дозу) с последующим культивированием при 37°С в течение 4 суток [Ito M., Sato A., Hirabayashi К., Tanabe F., Shigeta S., Baba M., De Clercq Е., Nakashima H., Yamamoto N. Mechanism of inhibitory effect of glycyrrhizin on replication of human immunodeficiency virus (HIV). Antiviral Res., 1988, V.10, p.289-298]. Посевная концентрация составляет 0.5×10⁶ клеточных частиц в миллилитре. Контролем служат клетки без добавления препарата, вместо которого вносят такое же количество бессывороточной среды. Жизнеспособность клеток подсчитывают на 4 сутки культивирования, пользуясь формазановым методом (прижизненным окрашиванием клеток 3-(4,5-диметилтиазол-2-ил)-2,5-дифенилтетразолиум бромидом (МТТ). Токсичность различных доз препарата определяют по жизнеспособности клеток относительно контрольных, а по полученным результатам строят дозозависимую кривую и определяют концентрацию, на 50% снижающую жизнеспособность клеток (CD₅₀). Показатель токсичности исследуемого препарата

CD₅₀ - 100 мкг/мл.

Пример 4

Определение влияния соединения 1 на репродукцию ВИЧ-1 в культуре клеток МТ-4.

Исследование противовирусной активности соединений в отношении ВИЧ-1 проводят на перевиваемой линии чувствительных клеток МТ-4. Для заражения используют супернатант инфицированных клеток, хранящийся в жидком азоте, множественность заражения составляет 0.2-0.5 инфекционных единиц на клетку.

Суспензию клеток МТ-4 с концентрацией 2.0×10⁶ клеточных частиц в миллилитре и жизнеспособностью не менее 90% помещают в лунки 96-луночного планшета ("Orange") непосредственно после внесения вируссодержащего материала и добавляют соединение 1, разведенное в среде RPMI-1640 без сыворотки, до конечных концентраций 0.0001-100 мкг/мл (по три лунки на каждую дозу). Контролями служат инфицированные ВИЧ-1 клетки МТ-4 без добавления препарата (вместо препарата вносят такое же количество среды RPMI-1640 без добавок) и неинфицированные клетки.

Планшет инкубируют в течение часа при 37°С для адсорбции вируса, затем клетки разводят до посевной концентрации (0.5×10⁶ в миллилитре) питательной средой RPMI-1640 с добавлением 10% фетальной сыворотки КРС, предварительно инактивированной прогреванием при 56°С в течение 30 минут, 300 мг/мл L-глютамина и 100 мкг/мл гентамицина. Затем планшет помещают в термостат на 37°С в атмосфере 5% СО₂. На 4 сутки культивирования подсчитывают концентрацию и жизнеспособность клеток формазановым методом. По полученным данным строят графики зависимости прироста жизнеспособности клеток относительно контроля под действием возрастающих доз препаратов, т.е. определяют способность препаратов защищать инфицированные клетки от цитопатогенного действия вируса.

Оценку анти-ВИЧ активности соединений проводят с использованием количественного определения вирусспецифического белка р24 методом прямого иммуноферментного анализа, как описано в работе [Fields A.P., Bednarik P.P., Hess A., May W.S. «Human immunodeficiency virus induces phosphorylation of its cell surface receptor». Nature (London), 1988, V.333, p.278-280], и строят дозозависимые кривые, по которым рассчитывают концентрации, на 50% подавляющие прирост вирусного антигена (ID ₅₀). Терапевтический индекс, или индекс селективности (IS), считают как отношение 50%-ной токсической концентрации соединения к его 50%-ной эффективной дозе.

Полученные результаты: CD₅₀ - 100 мкг/мл, ID₅₀ - 1.7 мкг/мл, IS - 58.8.

Пример 5

Определение влияния пентаникотината глицирризиновой кислоты на репродукцию ВИЧ-1 в культуре клеток МТ-4

То же, что в примере 4, но в лунки 96-луночного планшета («Orange») непосредственно после внесения вируссодержащего материала добавляют пентаникотинат глицирризиновой кислоты.

Полученные результаты: CD₅₀ - 1163 мкг/мл, ID₅₀ - 20.4 мкг/мл, IS - 57.0