Design, Synthese, biochemische und zelluläre Evaluierung von Inhibitoren zur Umgehung von Wirkstoffresistenzen in KIT-abhängigen gastrointestinalen Stroma-Tumoren (GIST)

Abstract

Die Verwendung von kleinen organischen Molekülen gegen Rezeptor-Tyrosinkinasen (RTKs) hat sich in der modernen Krebstherapie als wertvolle Therapie-Strategie erwiesen. Die Assoziation von Krebs mit der Dysregulation von Signalwegen, die mit RTKs verbunden sind, ist ein Schlüsselelement in der gezielten Krebstherapie. Die Tyrosinkinase Stammzellenfaktorrezeptor KIT ist ein Beispiel für eine klinisch relevante RTK. KIT ist ein Zielprotein in der Therapie von gastrointestinalen Stroma-tumoren (GIST) und chronischer myeloischer Leukämie (CML). Erworbene Resistenzmutationen innerhalb der katalytischen Domäne verringern jedoch die Wirksamkeit und sind die häufigste Ursache für eine fehlgeschlagene Therapie. In der vorliegenden Arbeit sollte das strukturbasierte Design und die Synthese einer fokussierten Substanzbibliothek zur Adressierung klinisch relevanter KIT Mutationen sowie die anschließende biochemische und zelluläre Charakterisierung dieser Substanzen erfolgen, um Wirkstoffresistenzen in KIT-abhängigen Krebserkrankungen zu überwinden. Als strukturelle Basis für das rationale Inhibitordesign wurde das Grundgerüst des derzeit effektivsten zugelassenen Inhibitors Ponatinib herangezogen, um Optimierungsstudien hinsichtlich einer erhöhten Potenz, insbesondere für die Sekundärmutation V654A, einer verbesserten Selektivität und damit einer verringerten Toxizität durchzuführen. Insbesondere sollte dabei die Möglichkeit zur Optimierung der Selektivität zu der strukturell verwandten Kinase VEGFR2 untersucht werden. Ausgehend von publizierten Kristallstrukturen wurden computerchemische Methoden zur Generierung von MD Simulationen der Mutanten V654A und T670I verwendet, um eine differenzierte Analyse ihrer strukturellen Konformationen durchzuführen und die erhaltenen Informationen in das strukturbasierte Inhibitordesign einfließen zu lassen. Die Analyse aller experimentell ermittelten Daten erlaubte die Identifizierung wichtiger Strukturmotive und Substitutionsmuster für das Inhibitordesign, die essentiell für eine erfolgreiche Inhibition der KIT Varianten sind. Der zweite Teil dieser Arbeit beinhaltet die Untersuchung der Möglichkeit, KIT irreversibel zu adressieren, um die Verweilzeit und damit Effizienz von potentiellen Inhibitoren zur Zielkinase zu maximieren und eine Verbesserung des Selektivitätsprofils dieser zu erreichen. Zusammenfassend konnten durch die Nutzung strukturbasierter Methoden Inhibitoren für unterschiedliche klinisch relevante KIT-Mutanten entwickelt werden.