ES2370655A1 - Dendrimeros como vehiculos no virales para terapia genica. - Google Patents
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Abstract
Dendrímeros como vehículos no virales para terapia génica.La presente invención se refiere a nuevos compuestos de fórmula general (I), (II) y (III) para su uso en terapia génica como vehículos no virales y su uso para la elaboración de un medicamento. Además se describe el procedimiento de síntesis de dichos compuestos de fórmula general (I), (II) y (III).
Description
Dendrímeros como vehículos no virales para
terapia génica.
La presente invención se refiere a nuevos
compuestos de fórmula general (I), (II) y (III) para su uso en
terapia génica como vehículos no virales y su uso para la
elaboración de un medicamento. Además se describe el procedimiento
de síntesis de dichos compuestos de fórmula general (I), (II) y
(III).
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El uso de vectores no virales en terapia génica
es especialmente relevante, ya que la FDA ha suspendido, sine die,
los ensayos clínicos usando virus (adenovirus, adenoasociados, etc)
debido a que generan reacciones inmunes que han causado la muerte de
algunos pacientes que participaban en dichos ensayos. Los vectores
víricos poseen varios inconvenientes, tales como, inseguridad en su
manejo, toxicidad, provocación de una respuesta inmune que disminuye
su efectividad o falta de especificidad celular. Junto a ello, estos
sistemas son rápidamente eliminados de la circulación, limitando el
proceso de transfección a órganos de primer paso (pulmones, hígado y
bazo).
También hay que tener en cuenta que procesos de
recombinación pueden originar un virus replicante aunque el peligro
es remoto. No obstante, los problemas que plantean los virus como
vectores en terapia génica son serios y los ensayos clínicos de
terapia génica en, por ejemplo, Estados Unidos, han sido
interrumpidos recientemente por la FDA debido a la muerte de varios
pacientes por fallo multiorgánico. Este tipo de graves problemas han
llevado a la búsqueda y desarrollo de alternativas al uso de los
virus como vectores de material génico.
Los vectores no virales poseen una serie de
ventajas con respecto a los análogos víricos: a) facilidad en la
preparación (incluso a escala multigramo) y modificación, b) mayor
flexibilidad con respecto al tamaño del material genético a
transfectar, c) son generalmente seguros in vivo y d) no
provocan una respuesta inmune específica y por tanto pueden ser
administrados repetidamente.
Dentro de los vectores no virales, los
dendrímeros representan una de estas alternativas, ya que presentan
un tamaño nanométrico, una estructura globular, una baja
polidispersidad y una alta densidad funcional en la superficie con
un pequeño volumen molecular.
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La presente invención se refiere a nuevos
compuestos de fórmula general (I), (II) y (III) para su uso en
terapia génica como vehículos no virales y su uso para la
elaboración de un medicamento o kits de transfección. Además se
describe el procedimiento de síntesis de dichos compuestos de
fórmula general (I), (II) y (III).
Por lo tanto un primer aspecto de la presente
invención se refiere a un compuesto de fórmula general (I)
- o una sal, prodroga o solvato del mismo;
- donde:
- X se selecciona de entre un grupo alquilo saturado o insaturado (C_{2}-C_{12}) o cicloalquilo (C_{3}-C_{8}), cicloalquenilo, arilo o heteroarilo,
- R_{1}, R_{2}, R_{3}, R_{4} y R_{5} son iguales o diferentes y se seleccionan de entre hidrógeno, alquilo saturado o insaturado (C_{2}-C_{12}), cicloalquilo (C_{3}-C_{8}), cicloalquenilo, arilo o heteroarilo,
- Z se selecciona entre cualquier anión cloruro, trifluoroacetato, DNA, RNA, siRNA, miRNA, antagomir, fármaco, anticuerpo, sonda, (radiactiva o no) para el diagnóstico de enfermedades mediante técnicas de imagen (Resonancia Magnética Nuclear, Tomografía por emisión de fotón simple o Tomografía por emisión de positrones) o cualquier combinación de los mismos.
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Una realización preferida se refiere a compuesto
de fórmula general (II):
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- o una sal, prodroga o solvato del mismo;
- donde:
- X se selecciona de entre un grupo alquilo saturado o insaturado (C_{2}-C_{12}) o cicloalquilo (C_{3}-C_{8}) o cicloalquenilo, arilo o heteroarilo,
- R_{1}, R_{2}, R_{3}, R_{4} y R_{5} son iguales o diferentes y se seleccionan de entre hidrógeno, alquilo saturado o insaturado (C_{2}-C_{12}), cicloalquilo (C_{3}-C_{8}), cicloalquenilo, arilo o heteroarilo,
- Z se selecciona entre cualquier anión cloruro, trifluoroacetato, DNA, RNA, siRNA, miRNA, antagomir, fármaco, anticuerpo, sonda, (radiactiva o no) para el diagnóstico de enfermedades mediante técnicas de imagen (Resonancia Magnética Nuclear, Tomografía por emisión de fotón simple o Tomografía por emisión de positrones) o cualquier combinación de los mismos.
\newpage
Según otra realización preferida, se refiere a
un compuesto de fórmula general (III):
- o una sal, prodroga o solvato del mismo;
- donde:
- X se selecciona de entre un grupo alquilo saturado o insaturado (C_{2}-C_{12}) o cicloalquilo (C_{3}-C_{8}) o cicloalquenilo, arilo o heteroarilo,
- R_{1}, R_{2}, R_{3}, R_{4} y R_{5} son iguales o diferentes y se seleccionan de entre hidrógeno, alquilo saturado o insaturado (C_{2}-C_{12}), cicloalquilo (C_{3}-C_{8}), cicloalquenilo, arilo o heteroarilo,
- Z se selecciona entre cualquier anión cloruro, trifluoroacetato, DNA, RNA, siRNA, miRNA, antagomir o cualquier combinación de los mismos.
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En otra realización preferida, tanto para el
compuesto de fórmula general (I), como para el de fórmula general
(II) o (III), X se selecciona sin sentido limitativo entre:
Según otra realización preferida, los radicales
R_{1} a R_{5} pueden ser iguales o diferentes y se seleccionan
independientemente entre H, cualquier amina sustituida o no
sustituida, aminoácidos básicos como por ejemplo la lisina o la
arginina, derivados del colesterol a partir de cloroformiato de
colesterilo, ácido fólico, ácido láctico, dexametasona, azúcares
como por ejemplo y sin sentido limitativo, la lactosa o la mañosa a
partir de su derivado de tosilo, agentes lisosomotrópicos como por
ejemplo la cloroquina, heterociclos nitrogenados como la uridina, la
piperidina o la piperazina, cadenas hidrofílicas derivadas de
poli-etilenglicol, cualquier diacrilato, cualquier
aminoácido básico y las siguientes estructuras:
\newpage
En una realización preferida, dichos compuestos
de fórmula general (I), (II) o (III) se selecciona, pero sin
limitarse, del grupo que comprende:
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El término "alquilo" se refiere, en la
presente invención, a cadenas alifáticas, lineales o ramificadas,
saturadas o insaturadas, que tienen de 2 a 12 átomos de carbono. Por
ejemplo, pero sin limitarse a, metilo, etilo, n-propilo,
i-propilo, n-butilo, terc-butilo,
sec-butilo, n-pentilo,
n-hexilo, n-heptilo etc. Además el
término alquilo también se refiere a cadenas alifáticas lineales o
ramificadas, saturadas o insaturadas de 2 a 12 átomos de carbono,
que pueden estar sustituidas por grupos funcionales como por ejemplo
el hidroxilo, carboxilo, carbonilo, amina, amida o que puede
contener en su estructura cualquier heteroátomo seleccionado entre
nitrógeno, oxígeno y azufre.
El término "cicloalquilo" se refiere a un
radical estable monocíclico o bicíclico de 3 a 8 miembros, que está
saturado o parcialmente saturado, y que sólo consiste en átomos de
carbono e hidrógeno. Como por ejemplo, pero sin limitarse,
ciclobutano, ciclopentano, ciclohexano o cicloheptano. Además el
término cicloalquilo también se refiere a un radical estable
monocíclico o bicíclico de 3 a 8 miembros, que está saturado o
parcialmente saturado, y que sólo consiste en átomos de carbono e
hidrógeno, que pueden estar sustituidas por grupos funcionales como
por ejemplo el hidroxilo, carboxilo, carbonilo, amina, amida o que
puede contener en su estructura cualquier heteroátomo seleccionado
entre nitrógeno, oxígeno y azufre.
El término "sales, solvatos, prodroga
farmacéuticamente aceptables" se refiere a cualquier sal, éster,
solvato farmacéuticamente aceptable, o cualquier otro compuesto que,
cuando se administra a un receptor es capaz de proporcionar
(directamente o indirectamente) un compuesto según se describe en el
presente documento. Sin embargo, se apreciará que las sales
farmacéuticamente no aceptables también están dentro del alcance de
la invención ya que éstas pueden ser útiles en la preparación de
sales farmacéuticamente aceptables. La preparación de sales,
prodrogas y derivados puede llevarse a cabo mediante métodos
conocidos en la técnica.
Por ejemplo, sales farmacéuticamente aceptables
de compuestos previstos en el presente documento, se sintetizan
mediante métodos químicos convencionales a partir de un compuesto
original que contiene un resto básico ó ácido. Generalmente, tales
sales se preparan, por ejemplo, haciendo reaccionar las formas de
ácido o base libre de los compuestos con una cantidad
estequiométrica de la base o ácido apropiado en agua o en un
disolvente orgánico o en una mezcla de los dos. Generalmente, se
prefieren medios no acuosos como éter, acetato de etilo, etanol,
isopropanol o acetonitrilo. Ejemplos de sales de adición de ácidos
incluyen sales de adición de ácido mineral tales como, por ejemplo,
clorhidrato, bromhidrato, yodhidrato, sulfato, nitrato, fosfato y
sales de adición de ácido orgánico tales como, por ejemplo, acetato,
maleato, fumarato, citrato, oxalato, succinato, tartrato, malato,
mandelato, metanosulfonato y p-toluenosulfonato.
Ejemplos de sales de adición de bases incluyen sales inorgánicas
tales como, por ejemplo, sales de sodio, potasio, calcio, amonio,
magnesio, aluminio y litio, y sales de bases orgánicas tales como,
por ejemplo, etilendiamina, etanolamina,
N,N-dialquilenetanolamina, glucamina y sales de
aminoácidos básicos.
Los derivados o prodrogas particularmente
favoritos son aquellos que aumentan la biodisponibilidad de los
compuestos de esta invención cuando se administran tales compuestos
a un paciente (por ejemplo, haciendo que un compuesto administrado
por vía oral se absorba mas fácilmente por la sangre), o que
potencia la liberación del compuesto original en un compartimento
biológico (por ejemplo, el cerebro o el sistema linfático) con
relación a la especie original.
Cualquier compuesto que es una prodroga de un
compuesto de fórmula (I) esta dentro del alcance de la invención. El
termino "prodroga" o "profármaco" se usa en su sentido más
amplio y abarca aquellos derivados que se convierten en vivo en los
compuestos de la invención. Tales derivados serán evidentes para
aquellos expertos en la técnica, e incluyen, dependiendo de los
grupos funcionales presentes en la molécula y sin limitación, los
siguientes derivados de los compuestos presentes esteres, esteres de
aminoácido, esteres de fosfato, esteres de sulfonato de sales
metálicas, carbamatos, y amidas.
Los compuestos de fórmula (I), (II) y (III)
pueden estar en forma cristalina como compuestos libres o como
solvatos y se pretende que ambas formas están dentro del alcance de
la presente invención. Los métodos de solvatación se conocen
generalmente dentro de la técnica. Los solvatos adecuados son
solvatos farmacéuticamente aceptables. En una realización
particular, el solvato es un hidrato.
Un segundo aspecto fundamental de la presente
invención se refiere a un procedimiento para la elaboración de un
compuesto de fórmula general (I) que comprende las siguientes
etapas:
Los valores de R_{1}-R_{5},
X y Z como se han descrito anteriormente.
Otro aspecto fundamental de la presente
invención se refiere a un procedimiento para la elaboración de un
compuesto de fórmula general (II) que comprende las mismas etapas
para la elaboración del compuesto de fórmula general (I) partiendo
de este último compuesto.
Otro aspecto fundamental de la presente
invención se refiere a un procedimiento para la elaboración de un
compuesto de fórmula general (III) que comprende las mismas etapas
para la elaboración del compuesto de fórmula general (I) partiendo
del compuesto de fórmula general (II).
En otro aspecto, la presente invención se
refiere al uso de un compuesto de fórmula (I), (II) o (III) para la
fabricación de un medicamento.
En otro aspecto, la presente invención se
refiere al uso del medicamento mencionado anteriormente para el
tratamiento y/o la prevención de enfermedades relacionadas con el
sistema nervioso, accidentes cerebrovasculares y enfermedades que
cursan con procesos tumorales.
Por tanto, los compuestos de la presente
invención podrían ser utilizados para la preparación de un
medicamento para el tratamiento de enfermedades que se seleccionan
de la lista que comprende: enfermedades del sistema nervioso como
son las enfermedades neurodegenerativas (enfermedad de Parkinson,
demencia incluyendo la enfermedad de Alzheimer, enfermedad de
Hungtinton, enfermedades desmielinizantes como la esclerosis
múltiple y la esclerosis lateral amiotrófica), accidentes
cerebrovasculares (incluyendo la patología derivada de la trombosis
y la hemorragia cerebral). También se incluye en este apartado el
tratamiento de tumores (especialmente de próstata, de pulmón y de
mama, sin que esta lista este limitada y sea excluyente de otros
tipos de patología tumoral).
En otro aspecto, la presente invención se
refiere al uso del compuesto de fórmula (I), (II) o (III) para la
elaboración de un kit de transfección de siRNA en cultivos
primarios.
Preferentemente los cultivos primarios se
seleccionan del grupo formado por: células nerviosas, glia, células
tumorales y otras células primarias como los hepatocitos.
En otro aspecto, la presente invención se
refiere al uso del compuesto de fórmula (I), (II) o (III) en terapia
génica como vector no viral.
En otro aspecto, la presente invención se
refiere al uso del compuesto de fórmula (I), (II) o (III) para la
elaboración de sondas, (radiactivas o no) para el diagnóstico de
enfermedades mediante técnicas de imagen (Resonancia Magnética
Nuclear, Tomografía por emisión de fotón simple o Tomografía por
emisión de positrones).
Para su aplicación en terapia, los compuestos de
fórmula (I) (II) y (III), sus isómeros, sales, profármacos o
solvatos, se encontrarán, preferentemente, en una forma
farmacéuticamente aceptable o sustancialmente pura, es decir, que
tiene un nivel de pureza farmacéuticamente aceptable excluyendo los
aditivos farmacéuticos normales tales como diluyentes y portadores,
y no incluyendo material considerado tóxico a niveles de
dosificación normales.
Los compuestos descritos en la presente
invención, sus sales farmacéuticamente aceptables, profármacos y/o
solvatos así como las composiciones farmacéuticas que los contienen
pueden ser utilizados junto con otros fármacos adicionales para
proporcionar una terapia de combinación.
Dichos fármacos adicionales pueden formar parte
de la misma composición farmacéutica o, alternativamente, pueden ser
proporcionados en forma de una composición separada para su
administración simultánea o no a la de la composición farmacéutica
que comprende un compuesto de fórmula (I), (II) o (III) o un
profármaco, solvato, derivado o una sal farmacéuticamente aceptable
de los mismos.
Otra realización preferida de la presente
invención se refiere a una composición farmacéutica útil para el
tratamiento de patologías como enfermedades del sistema nervioso
como son las enfermedades neurodegenerativas (enfermedad de
Parkinson, demencia incluyendo la enfermedad de Alzheimer,
enfermedad de Hungtinton, enfermedades desmielinizantes como la
esclerosis múltiple y la esclerosis lateral amiotrófica), accidentes
cerebrovasculares (incluyendo la patología derivada de la trombosis
y la hemorragia cerebral). También se incluye en este apartado el
tratamiento de tumores (especialmente de próstata, de pulmón y de
mama, sin que esta lista este limitada y sea excluyente de otros
tipos de patología tumoral) o, en general, de enfermedades
susceptibles de beneficiarse de las actividades biológicas mostradas
por los compuestos descritos en la presente invención, en adelante
composición farmacéutica de la invención, que comprende un
compuesto, en cantidad terapéuticamente efectiva, de fórmula (I),
(II) o (III), o mezclas de los mismos, una sal, profármaco, solvato
o estereoisómero farmacéuticamente aceptable del mismo junto con un
portador, adyuvante o vehículo farmacéuticamente aceptable, para la
administración a un paciente.
Los adyuvantes y vehículos farmacéuticamente
aceptables que pueden ser utilizados en dichas composiciones son los
adyuvantes y vehículos conocidos por los técnicos en la materia y
utilizados habitualmente en la elaboración de composiciones
terapéuticas.
En el sentido utilizado en esta descripción, la
expresión "cantidad terapéuticamente efectiva" se refiere a la
cantidad del agente o compuesto capaz de desarrollar la acción
terapéutica determinada por sus propiedades farmacológicas,
calculada para producir el efecto deseado y, en general, vendrá
determinada, entre otras causas, por las características propias de
los compuestos, incluyendo la edad, estado del paciente, la
severidad de la alteración o trastorno, y de la ruta y frecuencia de
administración.
En otra realización particular, dicha
composición terapéutica se prepara en forma de una forma sólida o
suspensión acuosa, en un diluyente farmacéuticamente aceptable. La
composición terapéutica proporcionada por esta invención puede ser
administrada por cualquier vía de administración apropiada.
A lo largo de la descripción y las
reivindicaciones la palabra "comprende" y sus variantes no
pretenden excluir otras características técnicas, aditivos,
componentes o pasos. Para los expertos en la materia, otros objetos,
ventajas y características de la invención se desprenderán en parte
de la descripción y en parte de la práctica de la invención. Los
siguientes ejemplos y figuras se proporcionan a modo de ilustración,
y no se pretende que sean limitativos de la presente invención.
Fig. 1, se refiere al análisis de retardo
electroforético de siRNA por el acoplamiento al compuesto de fórmula
general (I). Los números en (A) corresponden a diferentes ratios N/P
(aminas nitrogenadas en compuesto de fórmula general (I)/fosfatos en
siRNA): (1) 1:0 (siRNA sólo), (2) 100:1, (3) 200:1, (4) 400:1, (5)
800:1, (6) 1600:1 y (7) 3200:1. El análisis densitométrico de los
resultados del experimento de retardo en gel se muestran en (B).
Fig. 2 se refiere al estudio de la toxicidad del
compuesto de fórmula general (I) en neuronas corticales. Las células
se trataron con diferentes concentraciones del compuesto de fórmula
general (I) (75 a 2400 \muM) durante 48. La viabilidad celular se
evaluó cuantificando el porcentaje de LDH liberada al medio de
cultivo. Los datos se expresan como media (% control) \pm SEM,
n=12. * p <0,05, comparados con el control.
Fig. 3 se refiere a la cuantificación de la
transfección del complejo compuesto de fórmula general
(I)-siRNA fluorescente en neuronas granulares de
cerebelo de rata (A, C) y de la toxicidad producida por el complejo
(porcentaje de células marcadas con yoduro de propidio) en este
mismo tipo celular (B, D) mediante su estudio por citometría de
flujo. Los complejos se formaron con distintas concentraciones del
compuesto de fórmula general (I) y 100 nM de siRNA fluorescente. Se
estudiaron los efectos tras tratamientos de 48 horas (A, B) o 72
horas (C, D). Los datos se expresan
como media (% control) \pm SEM, de un mínimo de 3 experimentos diferentes. * p <0,05, comparados con el control.
como media (% control) \pm SEM, de un mínimo de 3 experimentos diferentes. * p <0,05, comparados con el control.
Fig. 4 describe el curso temporal de la
cuantificación de la transfección del complejo compuesto de fórmula
general (I)-siRNA fluorescente en neuronas
corticales de rata (A, C) y de la toxicidad producida por el
complejo (porcentaje de células marcadas con yoduro de propidio) en
este mismo tipo celular (B, D) mediante su estudio por citometría de
flujo. Los complejos se formaron con distintas concentraciones del
compuesto de fórmula general (I) y 100 nM de siRNA fluorescente. Se
estudiaron los efectos tras tratamientos de 48 horas (A, B) o 72
horas (C, D). Los datos se expresan como media (% control) \pm
SEM, de un mínimo de 3 experimentos diferentes. * p <0,05,
comparados con el control.
Fig. 5 describe el efecto del dendriplejo del
compuesto de fórmula general (I)-siRNA sobre
niveles de mRNA y proteína en neuronas granulares de rata. Estudio
de la transfección, durante 48 horas, de neuronas granulares de
rata, con el dendriplejo del compuesto de fórmula general (I) (300
\muM)-siRNA (100 nM) contra Cofilina 1. La
efectividad de la transfección fue determinada mediante
real-time PCR (A) y Western blot (B). Mediante
real-time PCR (A) se cuantificó el RNAm de COFILINA
1 y \beta-actina (control endógeno) y mediante
Western blot (B) se analizó la expresión proteica de COFILINA 1 y
GAPDH (control endógeno). Los datos se expresan como el porcentaje
de inhibición de los niveles de cofilina 1 frente a los niveles en
neuronas no tratadas. Los datos representan media \pm SEM, de un
mínimo de 3 experimentos diferentes. * p <0,05, comparados con el
control.
Fig. 6 describe el efecto del dendriplejo del
compuesto de fórmula general (I)-siRNA sobre
niveles de mRNA y proteína en neuronas corticales de rata. Estudio
de la transfección, durante 48 horas, de neuronas corticales de
rata, con el dendriplejo del compuesto de fórmula general (I) (150
\muM)-siRNA (100 nM) contra Cofilina 1. La
efectividad de la transfección fue determinada mediante
real-time PCR (A) y Western blot (B). Mediante
real-time PCR (A) se cuantificó el RNAm de COFILINA
1 y \beta-actina (control endógeno) y mediante
Western blot (B) se analizó la expresión proteica de COFILINA 1 y
GAPDH (control endógeno). Los datos se expresan como el porcentaje
de inhibición de los niveles de cofilina 1 frente a los niveles en
neuronas no tratadas. Los datos representan media \pm SEM, de un
mínimo de 3 experimentos diferentes. * p <0,05, comparados con el
control.
Los siguientes ejemplos ilustran la presente
invención. Sin embargo, estos ejemplos no son limitativos. Tienen
carácter informativo y en ningún caso limitante de las metodologías
empleadas, las cuales pueden ser alteradas con el fin de alcanzar
unos resultados similares.
En esta memoria descriptiva los símbolos y
convenciones usadas en estos procedimientos, esquemas y ejemplos son
consistentes con los usados en el Sistema Internacional y la
bibliografía científica contemporánea, por ejemplo, el Journal of
Medicinal Chemistry. Salvo que se indique otra cosa, todos los
materiales de partida se obtuvieron de proveedores comerciales y se
usaron sin purificación adicional. Específicamente, se pueden usar
las siguientes abreviaturas en los ejemplos y a lo largo de toda la
memoria descriptiva: g (gramos); mg (miligramos); Kg (kilogramos);
mL (mililitros); \muL (microlitros); mmol (milimoles); P.f. (punto
de fusión); Hz (hertzio); MHz (megahertzio); \delta
(desplazamiento químico); ppm (partes por millón); s (singlete); d
(doblete); t (triplete); q (cuartete); c (quintuplete); m
(multiplete); J (constante de acoplamiento); RMN (resonancia
magnética nuclear); EM (espectrometría de masas); ES (electrospray);
m/z (Relación masa/carga); Anal. (Análisis Elemental); Rto
(Rendimiento); TEA (trietilamina); CH_{2}Cl_{2} (diclorometano);
CDCl_{3} (cloroformo deuterado); CD_{3}OD (metanol deuterado)
DMSO (dimetilsulfóxido); i.p. (administración parental). Todas las
temperaturas se expresan en ºC (grados Celsius).
En un matraz de 500 mL se prepara una disolución
de etilendiamina (26.97 g, 0.449 mol) (previamente destilada sobre
óxido de calcio e hidróxido potásico) en 200 mL de diclorometano.
Nota: Se ha llevado a cabo con el producto sin destilar con
idénticos resultados.
La disolución se enfría en baño de hielo a 0ºC.
Sobre esta disolución, se añade gota a gota una disolución previa de
carbonato de di-terc-butilo (8.82 g, 0.040 mol) en 50 mL de
diclorometano. La adición transcurre durante 2-3
h.
Tras la adición, se retira el baño de hielo y se
deja reaccionar toda la noche a temperatura ambiente bajo fuerte
agitación (tiempo aprox. 12 h). Tras este tiempo se elimina el
disolvente a presión reducida formándose un aceite amarillento.
Al crudo de reacción se le añaden 100 mL de agua
destilada, para precipitar el compuesto disustituido y se
filtra.
Posteriormente, la fase acuosa se extrae varias
veces con acetato de etilo (4 x 25 mL), añadiendo a la fase acuosa
una disolución saturada de NaCl para facilitar la extracción. La
fase orgánica se seca sobre sulfato magnésico y se filtra. Se
elimina el disolvente en rotavapor a presión reducida formándose un
aceite amarillento.
El producto se termina de purificar mediante
cromatografía en columna. (Fase estacionaria: gel de sílice; fase
móvil: gradiente de disolvente que va desde AcOEt:MeOH 9:1 a
AcOEt:MeOH 1:1). Tras la columna, el producto está puro mediante
1H-RMN. Rendimiento: 4.25 g, 66%. Los datos
espectroscópicos concuerdan con los descritos en la literatura
(J. Am. Chem. Soc. 1993, 115,
10042-10055).
Nota: Este producto es comercial, pero su
síntesis sale más económica. En la literatura está descrita su
síntesis con un rendimiento cuantitativo (Eur. J. Org. Chem.,
2009, 2675-2686).
\vskip1.000000\baselineskip
En un matraz de 500 mL, previamente enfriado a
0ºC con un baño de hielo, se prepara una disolución de
2-aminoetilcarbamato de terc-butilo (1) (5.18
g, 32.3 mmol) en 250 mL de metanol. Sobre esta disolución se añade
gota a gota una disolución previa de acrilato de metilo (8.34 g,
96.9 mmol) en 80 mL de metanol.
Tras la adición, la mezcla se deja agitar a
temperatura ambiente durante 2 días. Nota: Variaciones en el tiempo
entre 2 y 6 días no dan lugar a cambios en el proceso. Este proceso
se puede acelerar calentando a reflujo de metanol (66ºC) durante
2-3 horas.
Tras este tiempo, el disolvente se elimina en
rotavapor a presión reducida formándose un aceite ligeramente
amarillo. El matraz se acopla a la línea de vacío durante varias
horas, eliminando así los restos de acrilato de metilo. Rendimiento:
8.84g, 95%. Los datos espectroscópicos coinciden con los descritos
en la literatura (Bioconjugate Chem. 2006, 17,
3-5).
\vskip1.000000\baselineskip
En un matraz de microondas se mezclan el ester 2
(0.60 g, 2.08 mmol) disuelto en 3 mL de metanol y la etilendiamina
(1.33 g, 20.8 mmol). Se le acopla un refrigerante de reflujo y se
introduce en el reactor microondas CEM DISCOVER
S-Class al cual se le acopla un dispositivo
Cool-mate cuya misión es evitar que la temperatura
aumente con motivo de la radiación y así mantener la misma
constante. Se irradia a una potencia de 40 W controlando la
temperatura a 20ºC.
El progreso de la reacción se realiza mediante
1H-RMN observando la desaparición progresiva de la
señal de -OMe a 3.67 ppm en CD_{3}OD. Tras cuatro ciclos de 45
min., en los que se alternan intervalos de 10 min de no radiación
para no dañar el reactor microondas, la reacción se da por
concluida.
Tras este tiempo, el disolvente se elimina en
rotavapor a presión reducida, sin calentar el baño más de 40ºC. El
exceso de etilendiamina es eliminado mediante el uso de una mezcla
azeotrópica de tolueno:metanol (9:1) (3 veces) en el rotavapor y
finalizando con metanol. El matraz se acopla a la línea de vacío
para eliminar restos de disolventes.
Una mayor purificación del producto se realiza
disolviéndolo en la mínima cantidad de diclorometano y
precipitándolo en éter dietílico (3 veces) Se centrifuga durante 5
min a 6500 rpm. y se obtiene un aceite ligeramente amarillento.
Rendimiento: 0.44 g, 54%. Los datos espectroscópicos coinciden con
los descritos en la literatura (Bioconjugate Chem.
2006, 17, 3-5).
\vskip1.000000\baselineskip
En un matraz de 50 mL se disuelve la amina 3
(0.69 g, 1.78 mmol) en 30 mL de metanol. Una vez disuelto, se
introduce el matraz en baño de hielo y se le burbujea cloruro de
hidrógeno, HCl(g) (2 veces x 3 minutos) dejando un intervalo
de 5 min sin borbotear HCl(g) para evitar sobrecalentamiento.
Tras ese tiempo, y aún bajo atmósfera de HCl(g), el matraz se
cierra con un septum y se deja agitando toda la noche. Se observa la
aparición de un precipitado blanco.
Tras este tiempo (aprox. 12 h) el disolvente se
elimina en rotavapor a presión reducida, sin calentar el baño más de
40ºC. Se obtiene un sólido amarillento. Rendimiento: 0.656 g, 93%.
1H-RMN (499.772 MHz, D_{2}O) \delta (ppm): 2.92
(t ancho, 2H), 3.12 (t ancho, 2H), 3.35 (s ancho, 8H), 3.52 (t
ancho, 4H), 3.59 (t ancho, 4H).
\vskip1.000000\baselineskip
El cultivo de neuronas granulares del cerebelo
se obtuvieron conforme a protocolos descritos previamente (J
Neurochem. 2007; 103:1396-407),
con pequeñas modificaciones. Brevemente, crías de 7 días de edad de
la cepa Spragle-Dawley fueron decapitadas
rápidamente y se extrajeron los cerebros cuidadosamente. Separamos
el cerebelo asépticamente, quitamos las meninges y se cortó el
cerebelo en trozos de unos 0,4 mm. A continuación, se expuso el
tejido a tripsina y DNAsa en un medio de cultivo libre de calcio y
magnesio y se sembraron en placas de cultivo pretratadas con
poli-lisina. Las células se cultivaron en medio BME
suplementado con 24,5 mM de potasio, 2 mM de glutamina, 10% de FBS y
50 \mug/mL de gentamicina. A las 24 horas, Ara-C
(cytosine arabinoside) se añadió al medio para obtener una
concentración final de 10 \muM para reducir el crecimiento de
astrocitos. Las células se utilizaron no antes de 7 días tras el
cultivo, que es el tiempo que necesitan para terminar de
diferenciarse.
\vskip1.000000\baselineskip
El cultivo primario de neuronas corticales se
realizó de acuerdo a la metodología descrita previamente (Eur. J.
Neurosci. 2001. 13:1469-1478). Los
lóbulos corticales frontolaterales se disecaron en fetos de 17 días
de ratas hembra de la cepa Spragle-Dawley y se
disociaron mecánicamente en HBSS. Los lóbulos corticales se
trituraron pipeteando unas diez veces con una pipeta Pasteur.
Después de centrifugar 5 minutos a 800 \timesg, las células se
resuspendieron en medio de cultivo Neuobasal suplementado con B27, 2
mM de glutamina, 100 U/mL de penicilina y 100 \mug/mL de
estreptomicina. Las células se sembraron en placas de cultivo
pretratadas con poli-lisina y se utilizaron no antes
de 7 días tras el cultivo, que es el tiempo que necesitan para
terminar de diferenciarse.
\vskip1.000000\baselineskip
Los complejos compuesto de fórmula general
(I)-siRNA se formaron mezclando cantidades iguales
de volumen de la solución que contenía compuesto de fórmula general
(I) y de la que contenía el siRNA (Org Biomol Chem.
2007; 5:1886-1893; Pharm. Res.
2009. 26, 1181-1191), e incubando la
mezcla en agitación durante 30 minutos a temperatura ambiente. Ambas
moléculas se disolvieron en agua DEPC (libre de RNAsas).
\vskip1.000000\baselineskip
El retardo en gel de agarosa se utilizó para
averiguar el ratio N/P (aminas nitrogenadas en compuesto de fórmula
general (I)/fosfatos en siRNA) adecuado para obtener la mayor
efectividad de unión posible entre ambas moléculas (Brain Res Dev
Brain Res. 1991. 63:1-12.;
Neuropsychiatr Genet. 2008. 147:
769-777). Se testó la mezcla de distintas
concentraciones de compuesto de fórmula general (I) y de 250 ng de
siRNA. La mezcla se corrió durante 15 minutos a 60 V en un gel de
agarosa al 1,2% con 0,017% de bromuro de etidio. Los geles se
fotografiaron y las bandas se cuantificaron con un sistema de
análisis de imagen apropiado (Quantity One). Se realizaron un mínimo
de 2 experimentos para cada una de las pruebas anteriormente
descritas.
\vskip1.000000\baselineskip
Pruebas para evaluar la toxicidad del compuesto
de fórmula general (I) se realizaron en el cultivo de neuronas
corticales de rata, determinando la actividad de la enzima lactato
deshidrogenasa (LDH) (Pharm. Res. 2009. 26,
1181-1191). Para ello, las células fueron sembradas
en placas de 24 pocillos y se expusieron a soluciones con diferentes
concentraciones de compuesto de fórmula general (I)
(5-80 \muM) para realizar curvas de toxicidad
concentración-dependiente durante 48 horas. Los
efectos tóxicos se evaluaron midiendo la ruptura de la membrana
celular y la consiguiente liberación de la LDH al sobrenadante a
través del kit CytoTox96® (Promega). Las células se despegaron
mecánicamente, se lavaron con PBS y fueron centrifugadas a 10.000
rpm durante 10 minutos. La absorbancia del lisado y del sobrenadante
celular se midió utilizando un espectrofotómetro de microplacas a
una longitud de onda de 490 nm.
La toxicidad de los tratamientos con los
complejos compuestos de fórmula general (I)-siRNA,
utilizando distintas concentraciones de compuesto de fórmula general
(I) (75-2400 \muM) en combinación con 100 nM de
siRNA, se estudió por citometría de flujo. Para ello, después de los
tratamientos, las células se incubaron con yoduro de propidio 0,5
mg/mL al menos durante 1 hora a 37ºC en oscuridad. Seguidamente, las
células se tripsinizaron y se analizaron en un citómetro de flujo
(FACSCalibur, Becton-Dickinson, Franklin Lakes, NJ,
EEUU). A partir de la evaluación de 10.000 células por condición
experimental, se calculó el porcentaje de células con la membrana
citoplasmática dañada (yoduro de propidio positivas) (J Control
Release. 2008. 132:55-64;
Biomaterials. 2008.
29:3469-76).
\vskip1.000000\baselineskip
Después de 48-72 horas con las
células en presencia de los complejos compuesto de fórmula general
(I)-siRNA, utilizando 100 nM de siRNA fluorescente
para realizarlos, se recogieron los medios condicionados y las
células se tripsinizaron y se lavaron con PBS. Las células totales -
vivas y muertas - presentes en la suspensión resultante al juntar el
tripsinizado celular y el medio condicionado se analizaron en un
citómetro de flujo (FACSCalibur, Becton-Dickinson,
Franklin Lakes, NJ, EEUU). A partir de la evaluación de 10.000
células por condición experimental se calculó el porcentaje de
células transfectadas con siRNA fluorescente (J Control
Release. 2008. 132:55-64;
Biomaterials. 2008.
29:3469-76).
La translocación del complejo compuesto de
fórmula general (I)-siRNA también se estudió por
microscopía confocal. Para esto, las células se sembraron en
cubreobjetos y se trataron del mismo modo que las muestras
anteriores. Las células tratadas con siRNA fluorescente, sólo o
formando complejos compuesto de fórmula general
(I)-siRNA, se visualizaron y fotografiaron en un
microscopio confocal (Nikon Eclipse TE200) utilizando la longitud de
onda adecuada para la excitación del fluoróforo con el que el siRNA
esta marcado (Pharm Res. 2009. 26:
577-86). Los resultados sirvieron para determinar el
porcentaje de células positivas para la transfección intracelular
de
siRNA.
siRNA.
\vskip1.000000\baselineskip
El ARN total celular se aisló mediante un método
estándar con tiocianato de
guanidinio-fenol-cloroformo (TriPure
Isolation Reagent, Roche Applied Sciences, Indianapolis, IN). El ARN
se transformó en cDNA y éste se utilizó para realizar la
real-time PCR. Utilizamos la
real-time PCR para estudiar el silenciamiento de
distintos genes por medio de 100 nM de siRNA vehiculizado con
distintas concentraciones de compuesto de fórmula general (I). El
gen beta-actina se utilizó como gen de referencia
para todos los experimentos de real-time PCR. La
reacción se realizó utilizando procedimientos estándar para la
StepOnePlus Real-Time PCR System (Applied
Biosystems).
En cada experimento, se calculó la media del
ciclo umbral [cycle threshold (C_{T})] de los triplicados de cada
uno de los genes estudiados y del gen utilizado como referencia,
pudiendo así comparar la expresión génica tras los diferentes
tratamientos (Pharm. Res. 2009. 26:
577-86; Cancer Res. 2007. 67:
8156-63).
\newpage
Los extractos celulares se obtuvieron por lisado
en Tris-HCl 50 mM, pH 7,4, NaCl 150 mM, EDTA 1 mM,
Tritón X-100 al 1%, deoxicolato sódico al 1% y SDS
al 0,1% e inhibidores de proteasas (aprotinina 5 \mug/mL y PMSF 1
mM). Una vez lisadas las células se centrifugaron a 13.000 r.p.m.
durante 15 minutos. La concentración de proteína presente en el
sobrenadante, se determinó por el método de Bradford (Pierce;
Rockford, IL, EEUU), usando seroalbúmina bovina como estándar. Las
muestras conteniendo 40 \mug de proteína total se aplicaron en
cada pocillo de geles de poliacrilamida al 10-15%
según la proteína a estudiar. Los geles se transfirieron por
electroforesis a membranas de nitrocelulosa usando un "blotter"
semi-seco. Las proteínas unidas a nitrocelulosa se
visualizaron con Poinceau, seguidas de bloqueo con TTBS (50 mM Tris,
pH 7.5, 200 mM NaCl, 0.1% Tween) con 5% de leche desnatada y,
posteriormente, se incubaron con el anticuerpo primario
correspondiente toda la noche a 4ºC. Tras lavados en TTBS, se aplicó
el anticuerpo secundario durante 1 hora a temperatura ambiente. La
detección se realizó por quimioluminiscencia. La intensidad de las
bandas se analizó por niveles de gris con un sistema de análisis de
imagen apropiado (Quantity One) (Pharm. Res. 2009.
26: 577-86; Cancer Res. 2007.
67: 8156-63).
Claims (19)
1. Compuesto de fórmula general (I)
\vskip1.000000\baselineskip
- o una sal, prodroga o solvato del mismo;
- donde:
- X se selecciona de entre un grupo alquilo saturado o insaturado (C_{2}-C_{12}) o cicloalquilo (C_{3}-C_{8}), cicloalquenilo, arilo o heteroarilo,
- R_{1}, R_{2}, R_{3}, R_{4} y R_{5} son iguales o diferentes y se seleccionan de entre hidrógeno, alquilo saturado o insaturado (C_{2}-C_{12}), cicloalquilo (C_{3}-C_{8}), cicloalquenilo, arilo o heteroarilo,
- Z se selecciona entre cualquier anión cloruro, trifluoroacetato, DNA, RNA, siRNA, miRNA, antagomir, cualquier fármaco, anticuerpo, sondas para el diagnóstico de enfermedades mediante técnicas de imagen o cualquier combinación de los mismos
\vskip1.000000\baselineskip
2. Compuesto de fórmula general (II) según las
reivindicaciones 1
\vskip1.000000\baselineskip
- una sal, prodroga o solvato del mismo;
- donde:
- X se selecciona de entre un grupo alquilo saturado o insaturado (C_{2}-C_{12}) o cicloalquilo (C_{3}-C_{8}) o cicloalquenilo, arilo o heteroarilo,
- R_{1}, R_{2}, R_{3}, R_{4} y R_{5} son iguales o diferentes y se seleccionan de entre hidrógeno, alquilo saturado o insaturado (C_{2}-C_{12}), cicloalquilo (C_{3}-C_{8}), cicloalquenilo, arilo o heteroarilo,
- Z se selecciona entre cualquier anión cloruro, trifluoroacetato, DNA, RNA, siRNA, miRNA, antagomir, cualquier fármaco, anticuerpo, sonda, para el diagnóstico de enfermedades mediante técnicas de imagen o cualquier combinación de los mismos
\vskip1.000000\baselineskip
3. Compuesto de fórmula general (III) según
cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
- o una sal, prodroga o solvato del mismo;
- donde:
- X se selecciona de entre un grupo alquilo saturado o insaturado (C_{2}-C_{12}) o cicloalquilo (C_{3}-C_{8}) o cicloalquenilo, arilo o heteroarilo,
- R_{1}, R_{2}, R_{3}, R_{4} y R_{5} son iguales o diferentes y se seleccionan de entre hidrógeno, alquilo saturado o insaturado (C_{2}-C_{12}), cicloalquilo (C_{3}-C_{8}), cicloalquenilo, arilo o heteroarilo,
- Z se selecciona entre cualquier anión cloruro, trifluoroacetato, DNA, RNA, siRNA, miRNA, antagomir, cualquier fármaco, anticuerpo, sonda para el diagnóstico de enfermedades mediante técnicas de imagen o cualquier combinación de los mismos
\newpage
4. Compuesto de fórmula general (I), (II) o
(III) según cualquiera de las reivindicación 1 a 3, donde X se
seleccionan entre:
\vskip1.000000\baselineskip
\newpage
5. Compuesto de fórmula (I), (II) o (III) según
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, donde R_{1} a R_{5}
pueden ser iguales o diferentes y se seleccionan independientemente
entre H, cualquier amina sustituida o no sustituida, aminoácidos
básicos, derivados del colesterol, ácido fólico, ácido láctico,
dexametasona, azúcares, agentes lisosomotrópicos, heterociclos
nitrogenados, cadenas hidrofílicas derivadas de
poli-etilenglicol, cualquier diacrilato, cualquier
aminoácido básico y las siguientes estructuras:
\newpage
6. Compuesto de fórmula general (I), (II) o
(III) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5 seleccionado de
la lista que comprende:
7. Composición farmacéutica caracterizada
porque comprende un compuesto de fórmula (I) según una cualquiera de
las reivindicaciones 1, 4 y 5, junto con uno o más excipientes
farmacéuticamente aceptables.
8. Composición farmacéutica caracterizada
porque comprende un compuesto de fórmula (II) según una cualquiera
de las reivindicaciones 2, 4 y 5, junto con uno o más excipientes
farmacéuticamente aceptables.
9. Composición farmacéutica caracterizada
porque comprende un compuesto de fórmula (III) según una cualquiera
de las reivindicaciones 3 a 5, junto con uno o más excipientes
farmacéuticamente aceptables.
10. Composición según una cualquiera de las
reivindicaciones 7, 8 o 9 caracterizada porque comprende,
además, uno o más principios activos.
11. Procedimiento de síntesis de los compuestos
de fórmula general (I) caracterizado porque comprende las
siguientes etapas:
12. Procedimiento para la obtención de un
compuesto de fórmula general (II), donde se parte del compuesto de
fórmula general (I) y se repiten todos los pasos a-d
según la reivindicación 11.
13. Procedimiento para la obtención de un
compuesto de fórmula general (III), donde se parte del compuesto de
fórmula general (II) y se repiten todos los pasos
a-d según la reivindicación 11.
14. Procedimiento para la obtención de un
compuesto de fórmula general (I), (II) y (III) donde X se selecciona
de entre un grupo alquilo saturado o insaturado
(C_{2}-C_{12}) o cicloalquilo
(C_{3}-C_{8}), cicloalquenilo, arilo o
heteroarilo, R_{1}, R_{2}, R_{3}, R_{4} y R_{5} son
iguales o diferentes y se seleccionan de entre hidrógeno, alquilo
saturado o insaturado (C_{2}-C_{12}),
cicloalquilo (C_{3}-C_{8}), cicloalquenilo,
arilo o heteroarilo y Z se selecciona entre cualquier anión cloruro,
trifluoroacetato, DNA, RNA, siRNA, miRNA, antagomir cualquier
fármaco, anticuerpo, sonda, para el diagnóstico de enfermedades
mediante técnicas de imagen o cualquier combinación de los
mismos.
15. Uso de un compuesto de fórmula general (I),
(II) o (III) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7 para la
elaboración de un medicamento.
16. Uso del compuesto de fórmula (I), (II) o
(III) según la reivindicación 15 para la elaboración de un
medicamento para la prevención y/o tratamiento de patologías como
enfermedades del sistema nervioso, como son las enfermedades
neurodegenerativas, accidentes cerebrovasculares y cualquier
enfermedad que pueda cursar con la aparición de tumores.
17. Uso del compuesto de fórmula (I), (II) o
(III) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6 para la
elaboración de un kit de transfección de siRNA en cultivos primarios
de células nerviosas, glia, células tumorales y cualquier tipo de
células primarias.
18. Uso del compuesto de fórmula (I), (II) o
(III) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6 en terapia
génica como vector no viral.
19. Uso del compuesto de fórmula (I), (II) o
(III) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6 para la
elaboración de sondas y para el diagnóstico de enfermedades mediante
técnicas de imagen.
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