Výzkumný tým dr. Karbana z našeho ústavu se dlouhodobě zabývá přípravou fluorovaných sacharidů a jejich následným využitím ve výzkumu biochemických pochodů, kterých se sacharidy účastní. Součástí výzkumu je také studium jejich interakcí s proteiny, inhibice pochodů jejich biochemických přeměn, ale i výzkum jejich účinků na buňky včetně cytotoxicity. Právě cytotoxicitou se zabývá aktuální práce, která vznikla ve spolupráci s Masarykovým onkologickým ústavem v Brně a Vysokou školou chemicko-technologickou v Praze. Práce nedávno vyšla v časopise Organic and Biomolecular Chemistry.
Studie vychází ze dvou dřívějších poznatků, že zavedení fluoru do molekul aminosacharidů může zvýšit jejich cytotoxicitu a že acylované hemiacetaly nefluorovaných aminosacharidů (= deriváty s nechráněným anomerním hydroxylem) mohou být rovněž cytotoxické. Kombinace těchto poznatků vedla k přípravě série acylovaných fluorovaných hemiacetalů N-acetyl-galaktosaminu (GalNAc) a N-acetyl-glukosaminu (GlcNAc). Tyto sloučeniny zahrnovaly v jedné molekule všechny strukturní rysy přispívající k cytotoxicitě: fluorový substituent, acylaci neanomerních hydroxylů a volnou anomerní pozici. Bylo zjištěno, že zavedení fluoru většinou zvýšilo cytotoxicitu aminosacharidových hemiacetalů, ta byla nejvýraznější v případě galaktosaminu. Zatímco acetylovaný nefluorovaný GalNAc hemiacetal vykazoval minimální cytotoxicitu (IC50 = 414 µM), vícenásobná fluorace zvýšila cytotoxicitu až k hodnotám IC50 = 20 µM vůči agresivním trojitě negativním nádorovým buňkám prsu MDA-MB-231.
- Hamala, V.; Červenková Šťastná, L.; Kurfiřt, M.; Cuřínová, P.; Balouch, M.; Hrstka, R.; Voňka, P.; Karban, J., The effect of deoxyfluorination and O-acylation on the cytotoxicity of N-acetyl-d-gluco- and d-galactosamine hemiacetals. Org. Biomol. Chem. 2021, 19, 4497–4506. http://dx.doi.org/10.1039/D1OB00497B
V souběžně prováděné studii byly vyvinuty syntetické postupy pro vícenásobné zavedení fluoru do aminosacharidů GlcNAc a GalNAc. Zde bylo zejména nutno překonat komplikace plynoucí z nedostatečné stability aminosacharidů v jednotlivých syntetických operacích. Nakonec byly jako klíčové intermediáty syntézy použity fenyl 2-azido-2-deoxy-thioglykosidy. To následně umožnilo připravit kompletní sérii analogů GlcNAc a GalNAc fluorovaných ve všech neanomerních pozicích.
- Hamala, V.; Červenková Šťastná, L.; Kurfiřt, M.; Cuřínová, P.; Dračínský, M.; Karban, J., Synthesis of multiply fluorinated N-acetyl-d-glucosamine and d-galactosamine analogs via the corresponding deoxyfluorinated glucosazide and galactosazide phenyl thioglycosides. Beilstein J. Org. Chem. 2021, 17, 1086–1095. https://doi.org/10.3762/bjoc.17.85