Synthese und Wirkstoffdesign -Hemmung des CD81-vermittelten Hepatitis C-Virus Zelleintritts
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die bekannten HCV-Modelle zur Untersuchung des HCV-Tropismus berücksichtigen nicht die natürliche Variabilität der HCV-Viren. Da die natürliche Variabilität für die Hemmstoffentwicklung von hoher Relevanz sein könnte, wurde die Variabilität der CD81- Bindungsregionen im E2 Protein untersucht. Dabei zeigten sich Unterschiede in der Variabilität der CD81-Bindungsregionen, die sich zwischen Isolaten aus verschiedenen Kompartimenten unterschieden. Die Variabilität der Bindungsregionen sollte daher bei der Hemmstoffentwicklung berücksichtigt werden. Auch die Regulation und Expression von CD81 bei chronischer Hepatitis C kann für die Hemmstoffentwicklung von Bedeutung sein, diese Regulation ist noch nicht gut verstanden. In einer Untersuchung zur Regulation von CD81 konnte gezeigt werden, dass CD81 unter antiviraler Therapie herunterreguliert wird und die Expressionshöhe auf bestimmten Lymphozytenpopulationen mit dem Ansprechen korreliert. Ein Amantadin-Derivat wurde als möglicher Interaktionsparter des CD81- Rezeptors beschrieben, hatte aber in der eigenen Studie keinen Einfluss auf die CD81-Expression. In einer weiteren Arbeit konnte gezeigt werden, dass CD81 bei chronischer Hepatitis C vermehrt in das Serum freigesetzt wird und diese Freisetzung möglicherweise mit Entzündung und Fibrose in Zusammenhang steht. Freie CD81-Rezeptoren im Serum könnten die Wirksamkeit von Hemmstoffen beeinflussen. Ausgangspunkt für die Arbeiten zur Entwicklung anti-HCV aktiver Wirkstoffe waren Proteindynamik-Simulationen an der großen extrazellulären Schleife des putativen HCV Rezeptors CD81, die zu einem Pharmakophormodell führten, mit dem in der Folge Dockingstudien durchgeführt wurden. Parallel dazu wurde unter Einsatz von chemoinformatischen und Maschinenlern-Methoden ein Werkzeug zur Vorhersage von Substanzen entwickelt, die prinzipiell in der Lage sind Protein-Protein-Wechselwirkungen zu hemmen. Mit diesen theoretischen Verfahren wurden Hitverbindungen identifiziert, an dem neu entwickelten FACS basierten Assay validiert und anschließend chemisch optimiert. Dabei kamen Mikrowellen-unterstützte Methoden zum Einsatz. Das Antihistaminikum Terfenadin erwies sich überraschenderweise als aktiv und konnte in der Folge hinsichtlich anti-HCV Wirkung optimiert werden.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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(2003) Synthesis of 1-boraadamantaneamine derivatives with selective astrocyte vs. C6 glioma antiproliferative activity. A novel class of anti-hepatitis C agents with potential to bind CD81. J. Med. Chem. 46:2823-33
C.E. Wagner, et al.
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(2004) Protein-dynamics of the putative HCV receptor CD81 large extracellular loop. Bioorg. Med. Chem. Lett. 14:1765-9
A. Neugebauer, C.D.P. Klein, R.W. Hartmann
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(2006) Dynamics of CD81 expression on lymphocyte subsets during interferon-alpha-based antiviral treatment of patients with chronic hepatitis C. J. Leukoc. Biol. 80:298-308
B. Kronenberger, E. Herrmann, W.P. Hofmann, et al., M. Sester, U. Mihm, et al., S. Zeuzem, C. Sarrazin
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(2007) Prediction of protein-protein interaction inhibitors by chemoinformatics and machine learning methods. J. Med. Chem. 50:4665-8
A. Neugebauer, R.W. Hartmann, C.D.P. Klein
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(2008) Identification of terfenadine as an inhibitor of human CD81-receptor HCV-E2 interaction: synthesis and structure optimization. Molecules 13:1081-110
M. Holzer, S. Ziegler, et al., B. Kronenberger, et al., C.D.P. Klein, R.W. Hartmann
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(2008) Microwave-assisted syntheses of amino acid ester substituted benzoic acid amides: Potential inhibitors of human CD81- receptor HCV-E2 interaction. Open Med. Chem. J. 2:21-5
M. Holzer, S. Ziegler, B. Kronenberger, C.D.P. Klein, R.W. Hartmann
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(2008) Structural modification of salicylates: inhibitors of human CD81-receptor HCV-E2 interaction. Arch. Pharm. 341:478-484
M. Holzer, S. Ziegler, A. Neugebauer, B. Kronenberger, C.D.P. Klein, R.W. Hartmann
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(2009) Development and evaluation of a FACS-based medium throughput assay for HCV entry inhibitors. J Biomol. Screen. 6:620-6
S. Ziegler, B. Kronenberger, et al., C.D.P. Klein, R.W. Hartmann
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(2010) Influence of amantadine on CD81 expression on lymphocytes in chronic hepatitis C. Dig. Liver Dis. 42:735-40
M.W. Welker, M. von Wagner, et al., W.P. Hofmann, et al., R.W. Hartmann, E. Herrmann, S. Zeuzem, B. Kronenberger
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(2011) CD81 expression for discrimination between sustained virologic response and relapse in patients with chronic hepatiits C. Scand. J. Gastroenterol. 46:973-80
M.W. Welker, W.P. Hofmann, C.M. Lange, E. Herrmann, C. Sarrazin, S. Zeuzem, B. Kronenberger
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(2011) Comparison of Envelope 2 CD81 binding regions in PBMC-derived versus serum-derived hepatitis C virus isolates: higher conservation of CD81 region 2 in PBMC isolates. J. Viral. Hepat. 18:181-92
M.W. Welker, C. Welsch, et al., W.P. Hofmann, E. Herrmann, et al., R.W. Hartmann, S. Zeuzem, C. Sarrazin, B. Kronenberger
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(2012) Soluble serum CD81 is elevated in patients with chronic hepatitis C and correlates with alanine aminotransferase activity in serum. PLoS ONE 7:e30796
M.W. Welker, D. Reichert, S. Susser, C. Sarrazin, et al., E. Herrmann, S. Zeuzem, et al., B. Kronenberger
