Synthesis and development of novel metallodrugs based on benzimidazole with therapeutic activity towards cancer and Alzheimer's disease

Resumen

La finalidad de este trabajo ha sido el diseño de nuevos metalofármacos basados en benzimidazol, así como el estudio de su mecanismo de acción. La Tesis consta de 8 capítulos entre los que se incluye una introducción general y unas conclusiones finales. La metodología de trabajo para los complejos antitumorales se basa en cuatro etapas claramente diferenciadas. En primer lugar, se lleva a cabo el diseño y la síntesis de los compuestos, los cuales son caracterizados por espectrometría de masas, análisis elemental, espectroscopia de RMN y difracción de rayos X. En un segundo paso, se estudia su estabilidad por RMN, RP-HPLC o espectroscopia de absorción en condiciones pseudofisiológicas. A continuación se evalúa la actividad antitumoral en distintas líneas tumorales humanas, habitualmente de carcinoma de ovario humano sensible (A2780) y resistente a cisplatino (A2780cisR). Por último, se verifica si el mecanismo de acción encaja con aquello para lo cual fue diseñado el fármaco. En algunos casos se realizaron además cálculos teóricos QC sobre compuestos modelo basados en rutenio. El capítulo 2 abarca el diseño, síntesis y propiedades antitumorales de nuevos compuestos organometálicos semi-sandwich C^N ciclometalados [(?6-p-cymene)RuCl(?2-N,C-L)], [(?5-C5Me5)IrCl(?2-N,C-L)] and [(?5-C5Me5)RhCl(?2-N,C-L)] con ligandos C^N = 1-butil-2-fenil-benzimidazol-5-carboxilato de metilo. El enlace al N (R1) del imidazol permite introducir diferentes funciones con diversa capacidad hidrofóbica. Asimismo, el grupo carboxilato puede servir como puerta para la funcionalización de los metalofármacos. El ligando 2-fenil-benzimidazol se puede preparar a partir del correspondiente derivado de ácido benzoico disponible comercialmente mediante cuatro etapas, usando para ello reacciones de esterificación (i), sustitución aromática (ii), reducción (iii) y condensación (iv). La síntesis de este ligando polivalente es completamente innovadora. Dada la interesante actividad biológica mostrada por los compuestos C^N ciclometalados descritos anteriormente, en el capítulo 3 nos planteamos investigar la posible influencia de los efectos electrónicos del ligando 2-fenil-benzimidazol. Con esta idea, se ha diseñado la síntesis de nuevos complejos con 2-fenil-benzimidazol en los que el anillo fenilo se modifica con distintos sustituyentes para la realización de un estudio de la relación estructura-actividad (SAR) de los complejos de Ru y sus análogos de Ir y Os. Para ello se utilizaron distintos sustituyentes dadores y aceptores electrónicos en la posición 4 del anillo fenilo del ligando 2-aril-benzimidazol quelato (R = CF3, F, CH3, OMe, NO2 o Ph). Los nuevos compuestos son capaces de vencer la resistencia adquirida en las células A2780cisR y para el caso de los complejos de Ru(II) y de Ir(III) mostraron, además, capacidad para inhibir la formación de tubos en la línea endotelial EA.hy926 a concentraciones sub-citotóxicas (0,5 µM). En el capítulo 4 se describe el efecto de la modificación de la aromaticidad del ligando C^N benzimidazol en complejos semi-sándwich de Ru(II), Ir(III) y Os(III). Por otro lado, la aromaticidad heterocíclica producida por la contribución extra de un hetero-átomo se ha estudiado mediante la selección del benzo[b]tiofen-2-il como el grupo aromático unido al benzimidazol. El capítulo 5 se ha dedicado a la síntesis de una librería de nuevos complejos heterolépticos luminiscentes de Ir(III) del tipo [Ir(C^N)2(N^N)]+ como posibles agentes teranósticos. Los ligandos N^N utilizados fueron: 2,2'-bipiridina, 1,10-fenantrolina y 2-(piridin-2-il)-1H-benzo[d]imidazol y los nuevos ligandos benzimidazol-5-carboxilato de metilo que contienen una función éster. En general los nuevos compuestos monómeros bis-ciclometalados con ligandos benzimidazol con un grupo butilo sobre el N mostraron una alta citotoxicidad (en el intervalo nanomolar) en las células A2780 (algunos resultaron aproximadamente 7 veces más citotóxicos que cisplatino), y además, resultaron muy activos frente a las líneas celulares tumorales de mama MDA-MB-231 (aproximadamente 100 veces más citotóxicos que cisplatino en muchos casos) y MCF-7, mientras que la mayoría de ellos mostraron baja citotoxicidad en células no tumorales BGM. El capítulo 6 se dedicó a la preparación de complejos ciclometalados de Ir(III) con ligandos benzimidazol funcionalizados con grupos tales como la dopamina y el fluoróforo dansilo, junto a derivados pegilados (o unión de un PEG). En el capítulo 7 se planteó la utilización de ligandos tipo N^N 2-piridil-benzimidazol para la síntesis de compuestos metálicos quelato como posibles inhibidores de la agregación A? y como potenciales agentes terapéuticos de la enfermedad de Alzheimer. Por último, se demostró que uno de los compuestos de iridio actúa como un neuroprotector. Así, a una concentración 10 µM, es capaz de impedir la muerte neuronal que es provocada por el A? en un cultivo primario de neuronas corticales. ?