Synthesis and antiviral activity of pronucleotides on the basis of cyclic phosphate triesters

• Applicant: Professor Dr. Chris Meier
• Subject Area: Public Health, Healthcare Research, Social and Occupational Medicine
• Term: from 1999 to 2008
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5223184

• Final Report Year: 2008

Final Report Abstract

Eine verbesserte antivirale Wirkung von Nucleosid-Analoga ist durch die intrazelluläre Freisetzung des Monophosphates aus fipophilen Prodrugs (Pro-Nucleotiden) möglich. Im durchgeführten Forschungsprojekt wurden verschiedene cyc/oSaligenyl (cyc/oSal)-Pro-Nucleotide, die vom Nucleosid-Analogon Bromvinyldesoxyuridin (BVDU) abstammen, hinsichtlich ihrer antiviralen Wirkung gegen Thymidinkinasepositive (TK*) und TK-defiziente (TIC) Herpes-simplex-Virus-Typ 1 (HSV-l)-Stämme sowie gegen HSV-2, Varizella-Zoster-Virus (VZV), Humanes Zytomegalievirus (HCMV) und das Epstein-Barr-Virus (EBV) getestet. Zusätzlich wurde die antivirale Wirkung der cyc/oSal-Derivate von Aciclovir (ACV) und BVDU gegen Orthopoxviren untersucht. Als Methoden für die anti-HSV-Untersuchungen dienten der Tetrazoliumreduktionstest auf XTT-Basis (WST-1) sowie der Plaquehemmtest bei VZV, HCMV und Pockenviren. Die Prüfung der antiviralen Wirkung gegen EBV erfolgte mittels eines EBV-DNA-Hybridisierungs-Vertahrens bzw. einer LightCycler-Real-time-PCR. Die getesteten cyc/oSal-BVDU-Monophosphate erreichten eine hohe antivirale Aktivität gegen HSV-1-TK* und erwiesen sich als extrem wirksam gegen VZV. Im Gegensatz zur Ausgangssubstanz BVDU kam es auch bei einigen cyc/oSai-BVDUMonophosphat- Derivaten zu einer deutlichen Hemmung der EBV-DNA-Synthese. Zudem erwiesen sich einige cyc/oSal-Derivate von BVDU und Aciclovir auch als selektive Inhibitoren der Orthopoxvirus-Replikation. Das cyc/oSal-Konzept wurde erweitert und chemisch-synthetisch erfolgreich auf die Nucleosid-Phosphonat-Analoga Adefovir und Cidofbvir angewandt. Ihre antivirale Aktivität war aber schwächer als die der Ausgangsverbindungen. Im tierexperimentellen Teil konnte eine deutliche antiherpetische Wirkung der cyc/oSal-Derivate von ACV und BVDU festgestellt werden. Wie bereits im vorangegangenen DFG-Projekt nachgewiesen werden konnte, besteht ein Vorteil der Aciclovir-Monophosphat-Derivate im Gegensatz zu Aciclovir in der Erhaltung der antiviralen Wirkung auch bei TK" (Aciclovir-resistenten)-HSV-l-Stämmen. Dies ließ sich im Tiermodell bestätigen. Somit konnte das Pro-Nucleotid-Konzept der selektiven Freisetzung von cyclischen und acyclischen Nucleotiden sowie von Pro-Nucleotiden der Phosphonat-Analoga in In v/frü-Experimenten und auch in In wVo-Experimenten bestätigt werden. Es zeigte sich, dass die cyc/oSal-Derivatisierung zu einer Wirksamkeitssteigerung führt und die Umwandlung des anti-EBV-inaktiven BVDUs in eine bioaktive Verbindung ermöglichte. Die Ergebnisse des vorliegenden Forschungsprojektes sind als wissenschaftliche Basis für eine verbesserte antivirale Therapie von Herpesvirus- und EBVInfektionen bei immunsupprimierten Patienten anzusehen.

Publications

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