Optimisation des inhibiteurs sélectifs du premier stéroïde-11 β -hydroxylase (CYP11B1) Traitement des maladies dépendant du cortisol

Le syndrome de Cushing endogène est un trouble hormonal causé par une exposition prolongée à des taux excessifs de glucocorticoïdes circulants; par conséquent, il est également appelé hypercortisolisme. La plupart des gens développent une obésité centrale et souffrent souvent de diabète et d’hypertension. Dans de nombreux cas, on observe une hypersécrétion d’ACTH causée par un adénome hypophysaire (maladie de Cushing) .1 Les tumeurs corticosurrénales sont des causes courantes d’hypercortisolisme indépendant de l’ACTH. Dans de nombreux cas, l’ablation chirurgicale de la tumeur ou de la radiothérapie ne peut être appliquée et les patients ont besoin de médicaments temporaires ou permanents.2 Cependant, l’application de l’antagoniste des récepteurs des glucocorticoïdes mifepristone déclenche une sécrétion massive de cortisol probablement causée par le mécanisme de rétroaction hypothalamique hypophysaire. Une diminution de la formation de glucocorticoïdes devrait être une meilleure option thérapeutique. La meilleure cible pour une telle approche est la Steroide-11 β -hydroxylase (CYP11B1), une enzyme CYP surrénalienne catalysant la dernière étape de la production de cortisol, l’hydroxylation du désoxycortisol dans la position 11 (Schéma 1). Il existe des inhibiteurs de la biosynthèse du cortisol tels que le kétoconazole, l’étomidate et le métyrapone en usage clinique4. Cependant, tous présentent des effets secondaires graves dus au fait qu’ils sont non sélectifs. Un défi dans le développement des inhibiteurs de l’enzyme CYP est la sélectivité par rapport à d’autres enzymes CYP. Dans le passé, nous et d’autres avons développé des inhibiteurs sélectifs des enzymes CYP stéroïdogéniques. Les inhibiteurs de l’aromatase (œstrogène synthase, CYP19) 5 − 8 et 17 α -hydroxylase-C17,20-lyase (CYP17) 9 sont des médicaments de première intention pour le traitement du cancer du sein et des traitements de la prostate réfractaire à la castration cancer, respectivement. Dans le cas des enzymes CYP11B surrénales, la sélectivité est très difficile à atteindre, car l’homologie entre le CYP11B1 et le CYP11B2 (aldostérone synthase, Schéma 1) est très élevée (93%), 13 et pendant longtemps il a été jugé impossible d’obtenir sélectif. les inhibiteurs. Récemment, cependant, nous avons réussi à développer des inhibiteurs CYP11B2 hautement actifs et sélectifs14 avec l’activité in vivo.19,20 En ce qui concerne l’inhibition du CYP11B1, l’étomidate inhibiteur CYP11B1 hypnotique et non sélectif a été utilisé comme point de départ de trois études: Roumen et Al. découverte d’inhibiteurs sélectifs du CYP11B2, 21 Zolle et al. Le meilleur composé identifié (1, Schéma 2) montre une activité comparable au kétoconazole administré cliniquement, mais dépasse fortement sa sélectivité (IC50 = 152 nM, un inhibiteur du CYP11B1). assez bonne sélectivité vis-à-vis du CYP11B2 (facteur de sélectivité, sf = 18) et pas d’inhibition du CYP17 et du CYP19). Pour améliorer l’activité et la sélectivité, nous décrivons ici des modifications structurales de 1 conduisant à 42 nouveaux composés (Schéma 2). Soit le cycle phényle a été remplacé par de petits substituants (la, 3 « ), soit des substituants ont été introduits dans le noyau phényle (7 »), et un benzène a été ajouté à la fraction phényle (23 et 24). Enfin, le cycle phényle a été échangé par plusieurs hétérocycles (25 – 42). Tous les composés ont été testés pour l’inhibition des CYP11B1 et CYP11B2 humains et des composés sélectionnés pour l’inhibition du CYP19 et du CYP17. Schéma 1 du Rôle du CYP11B1 et du CYP11B2 dans les inhibiteurs synthétisés de synthèse de Cortisol et d’AldostéroneScheme 2La synthèse des composés 1a et 3 est montrée dans le Schéma 3. Le La réaction clé conduisant aux composés finaux 7 était un couplage de Suzuki avec les acides boroniques correspondants et les composés 5 (pour la synthèse de 36), 6 (pour 25, 35 et 42) et 1a (pour tous les autres composés). Les composés 5 et 6 ont été obtenus à partir de 2-bromo-3-méthylpyridine ou de 3-bromo-2-chloro-5-méthylpyridine comme matières de départ. Fait intéressant, le couplage de Suzuki 6 avec l’acide phénylboronique et l’acide furan-2-ylboronique conduit aux composés bis-substitués 25 et 42, tandis que la réaction avec l’acide thiophène-2-ylboronique remplace seulement le brome et non le chlore. des pyridines non substituées 2 et 3 ont été obtenues par réaction SN à partir des bromométhylpyridines disponibles dans le commerce. Le composé 4 a été obtenu à partir de 3-méthylpicolinonitrile via Wohl &#x02013, la bromation de Ziegler et la réaction SN subséquente avec l’imidazole.Schéma 3Synthèse des composés 1, 1a et 3 – 42Pour la détermination de l’inhibition du CYP11B1 et du CYP11B2, cellules V79 MZ exprimant Le CYP11B1 ou le CYP11B2 ont été utilisés et la 11-désoxycorticostérone marquée au [3H] a été utilisée comme substrat.24,25 Metyrapone, étomidate, kétoconazole et 1 ont servi de référence.Les composés 2 et 3, portant le cycle pyridine non substitué, ont montré une activité inhibitrice modérée (tableau 1). L’introduction de différents substituants dans 3 a conduit au composé o-Br hautement actif 5 (CI50 = 61 nM) avec une bonne sélectivité envers CYP11B2 (sf = 15). Alors que l’introduction de o-CN et de p-Br ne modifiait pas fortement l’activité, le composé p-Cl, m-Br 6 (CI50 = 168 nM) présentait une bonne activité mais une mauvaise sélectivité. L’introduction de F dans le fragment phényle de 1 résultats intéressants. Le composé 7 avec une substitution de oF a montré une augmentation de la puissance et de la sélectivité alors que les composés mF, pF et m, p-di-F 8 présentaient une inhibition et une sélectivité réduites par rapport à 1. Introduction de p-OH dans 8 activité accrue fortement (11, IC50 = 17 nM). Concernant la substitution MeO, seul le composé o-MeO 12 a montré une bonne inhibition du CYP11B1 (IC50 = 167 nM) et une sélectivité élevée (sf = 26). La substitution de NH2 a donné des composés très actifs, quelle que soit la position dans laquelle le groupe se trouve (15 – 17, IC50 = 101 & 110 x 1103). En ce qui concerne la sélectivité, cependant, des différences pourraient être observées. Le composé 16 s’est avéré être le composé le plus sélectif de cette série (sf = 31). Introduction d’un groupe Me en 16 inhibition fortement diminuée (18, IC50 = 542 nM). D’autres substituants, tels que le CN (19, 20), le formyle (21) et le diphénylamino (22), n’ont pas augmenté la puissance de 1. L’annulation d’un cycle benzénique supplémentaire donnant les naphtalènes 23 et 24 (Tableau 2) a entraîné constatation remarquable. Dans le cas du composé 1-naphtyle 23, une forte amélioration de l’activité et de la sélectivité a été observée (CI50 = 42 nM, sf = 49). En revanche, le composé 2-naphtyle 24 n’a montré qu’une activité modérée et une faible sélectivité (IC50 = 246 nM, sf = 3). L’échange du groupement phényle de 1 par des hétérocycles contenant de l’azote (26 – 30) ne conduit que dans le cas de 4-pyridine (27, IC50 = 139 nM) et de 4-isoquinoléine (30, IC50 = 95 nM) à des composés relativement actifs. Au contraire, les composés contenant du thiophène étaient dans la plupart des cas très actifs, comme le 2-thiophène 31 et le 3-thiophène 32 (CI50 = 75 et 126 nM). L’introduction de 5-Cl ou de 5-formyle dans le cycle thiophène de l’activité réduite ou n’a pas changé (33, 34). De manière intéressante, l’annulation d’un cycle benzène sur le fragment thiophène réduit l’activité de 31, tandis que pour le composé 32, il est augmenté (37, IC50 = 269 nM, 38, IC50 = 40 nM). Le déplacement du groupe 2-thiophène de 31 dans d’autres positions n’a pas changé l’activité dans le cas de 35 (portant un substituant Cl supplémentaire) alors que dans 36 la puissance a été fortement augmentée (CI50 = 16 nM). Les furanes 39 et 40 présentaient des puissances similaires à celles des thiophènes. Comme on le voit avec le 2-thiophène 31, l’annulation d’un cycle benzène sur l’anneau 2-furane de 39 activité diminuée (41, IC50 = 500 nM) .L’introduction d’un anneau supplémentaire, phényle dans le composé 1 et 2-furanyl dans le composé 39, conduit à nouveau à des résultats opposés: le composé 25 (CI50 = 362 nM) a montré une activité quelque peu réduite comparé à 1 tandis que 42 (CI50 = 29 nM) s’est avéré plus puissant que 39. Les 24 composés les plus intéressants ont été testés du CYP17 et du CYP19 (voir Informations complémentaires). L’inhibition du CYP17 a été étudiée en utilisant le CYP17 humain et la progestérone exprimés de manière recombinante comme substrat.11,26 Toutes les substances n’ont montré aucun effet (valeurs d’inhibition < 10% à 2,0 μ M). L'inhibition du CYP19 a été déterminée avec des microsomes placentaires humains et de l'androstènedione [1 β -3H] en tant que substrat.27 Seules 33 et 34 ont montré une faible inhibition (30 et 19% respectivement à 0,5 μ n'a montré aucun effet (valeurs < 10%) Tableau 1Inhibition du CYP11B2 et du CYP11B1 par les composés 2 – 22Tableau 2Inhibition du CYP11B2 et du CYP11B1 par les composés 23 – 42Summarizing, nous avons réussi à optimiser le composé de plomb 1. l'activité a été améliorée pour un certain nombre d'inhibiteurs présentant des valeurs de CI50 inférieures à 50 nM, et la sélectivité envers le CYP11B2 hautement homologue a été augmentée. La plupart des composés ne présentaient aucune inhibition du CYP17 et du CYP19. Il est intéressant de noter que des composés déjà faibles, tels que le brome substitué 5, présentaient une forte activité inhibitrice, tout en étant très sélectifs vis-à-vis des autres CYP. Dans la classe des imidazolylméthylpyridines substituées par un groupe aryle, on a obtenu des DAS importants permettant la différenciation des inhibiteurs CYP11B1 et CY11B2. . Il est frappant de constater que les composés phényles o-substitués 7, 12 et 15 présentent une activité et / ou une sélectivité supérieures à celle du composé parent 1. Ceci peut également être observé avec les composés 23 et 38, avec une ortho-position impliquée dans l'annulation benzénique. , entraînant une plus grande activité et / ou sélectivité par rapport à 1 et 32.Comme la substitution o empêche la rotation autour de la liaison aryle et aryle, conduisant à une non-planéité et à une augmentation de “ encombrement ” du composé, on peut conclure que le site actif de CYP11B1 favorise une structure volumineuse alors qu'une géométrie de composé plat est préférée par le site de liaison au CYP11B2. Outre ces impacts stériques importants, le document montre que les substituants du groupe phényle dans la position méta ou para ou l'échange du phényle par le thiophényle ou le furanyle sont appropriés pour moduler l'inhibition.Un des composés les plus puissants de cette série, 23, est aussi actif que le métyrapone cliniquement utilisé. Cependant, contrairement au métyrapone, 23 est beaucoup plus sélectif: c'est le composé le plus sélectif décrit jusqu'à présent et devrait être un candidat prometteur pour un développement ultérieur. Un inhibiteur puissant et sélectif du CYP11B1 comme 23 pourrait non seulement être un bon traitement pour le traitement du syndrome de Cushing, mais il pourrait également être bénéfique pour le traitement du syndrome métabolique, car les taux élevés de cortisol jouent un rôle central dans cette maladie28. Une étude de phase IIa utilisant l'énantiomère 2S, 4R du kétoconazole (DIO-902) avec des patients souffrant de diabète de type 2 et d'autres signes de syndrome métabolique a montré des résultats encourageants. Les taux d'HbA1c et de cholestérol ont été réduits, de même que la perte de poids et la diminution de la pression artérielle. 29,30