ftÅxÇätàà|Çz

ftÅxÇätàà|Çz
Kanker behoort tot een groep van ziekten die wereldwijd een hoog overlijdingspercentage
hebben. Deze ziekte kan op verschillende manieren behandeld worden, door middel van
chirurgie, bestraling, chemotherapie, therapie via een monoklonaal antilichaam, of combinaties
van deze behandelingen. De keuze van de behandeling hangt af van de tumorsoort, het stadium
van de ziekte en de toestand van de patiënt. De overlevingskans is verbeterd tijdens de laatste
decennia, omdat nieuwe medicijnen zijn uitgevonden en doordat vooruitgang is geboekt in de
behandelingen. Tegenwoordig worden sommige kankersoorten vrijwel altijd behandeld door
middel van een combinatie van antikanker-medicijnen. Een uitstekend voorbeeld van deze
vooruitgang is de behandeling van teelbalkanker, waarbij de overlevingskans nu bijna 100% is.
Deze kanker soort wordt behandeld met een combinatie van cisplatina, bleomycin en etopside.
Lance Armstrong, een beroemde wielrenner, had teelbalkanker met metastase, maar is door deze
behandeling volledig genezen en heeft daarna nog zeven opeenvolgende keren de Tour de France
gewonnen. Niettemin, de behandeling van kanker veroorzaakt nog steeds diverse storende
bijeffecten en de kankercellen kunnen resistentie hebben of ontwikkelen tegen de medicijnen.
Dit proefschrift beschrijft het ontwerp en de synthese van nieuwe
antikanker-geneesmiddelen met twee verschillende functies, namelijk een eenheid die interactie
heeft met DNA en een eenheid die DNA kan knippen. Deze bifunctionele moleculen kunnen
synergie te bewerkstelligen tussen beide actieve eenheden. Dit kan resulteren in de verbetering
van de antikankeractiviteit. De moleculen beschreven in hoofdstuk 2-7 zijn gebaseerd op
cisplatina en Cu(3-Clip-Phen), dat een heel effectieve DNA-schaar is. In hoofdstuk 8 is een
nieuwe DNA-knipper beschreven, die verbonden is met een rutheniumdeel met sterke affiniteit
voor DNA.
Hoofdstuk 1 geeft een overzicht van de relevante literatuur waarop het onderzoek van dit
proefschrift is gebaseerd. Ten eerste wordt de ontdekking van een veel gebruikt
antikankergeneesmiddel, cisplatina, en de mechanismen achter de werking van dit medicijn
beschreven. Tevens worden andere op platina gebaseerde geneesmiddelen, die momenteel in
ziekenhuizen gebruikt worden en nieuwe alternatieve complexen beschreven. Het tweede
gedeelte van hoofdstuk 1 is gericht op het onderzoeksgebied van het DNA knippen. De
knipactiviteit van bleomycine, [CuI/II(phen)2] en Cu(3-Clip-Phen) worden in detail beschreven
samen met hun knip-mechanisme. Andere op koper gebaseerde complexen die DNA kunnen
knippen, worden daar ook beschreven.
In hoofdstuk 2 worden DFT-berekeningen beschreven die zijn uitgevoerd om de
geometrie en de elektronische eigenschappen te onderzoeken van een serie Cu(Clip-Phen)complexen in de gasfase. Deze resultaten zijn vergeleken met de experimentele experimenten van
Pitié et al. De lengte van de koolstofketen die de twee fenantroline-groepen met elkaar verbindt,
heeft een sterke invloed op de grootte van de veranderingen in de coördinatiegeometrieën tussen
de Cu(I)- en de Cu(II)-oxidatietoestanden van de overeenkomstige complexen. De verschillen in
de geometrieën van de Cu(I)- en de Cu(II)-oxidatietoestanden van de complexen met een korte
brug (2 of 3 koolstofatomen) zijn klein in tegenstelling tot die van de complexen met 4 of 5
koolstofatomen in de brug. Tevens correleert de theoretische data met de knipactiviteit van de
complexen, want de complexen met een korte brug zijn efficiëntere DNA-knippers vergeleken
met de complexen met een brug van 4 of 5 koolstofatomen.
Dinucleaire platinum-koper-complexen die potentiële antikankeractiviteit hebben, worden
beschreven in hoofdstuk 3 en 4. Deze nieuwe categorie van bifunctionele complexen is
ontworpen om kinetisch inerte verbindingen te vormen met DNA en om in de nabijheid van
deze platina-DNA-verbinding het DNA te knippen. De twee actieve componenten zijn
verbonden door middel van een lange en flexibele brug, of door een korte inflexibele brug. De
DNA-knipexperimenten hebben uitgewezen, dat de complexen beide strengen tegelijk kunnen
knippen, waarschijnlijk doordat de complexen beide strengen apart meerdere malen knippen in
de nabijheid van de platina-DNA-produkten. Het platinagedeelte van de bifunctionele complexen
kan inderdaad binden aan twee naast elkaar gelegen guanine-basenparen van een uit 36
basenparen bestaande DNA-duplex. In hoofdstuk 4 is de sequentieselectiviteit van het knippen
van het complex met een inflexibele brug onderzocht in meer detail. Deze studie bewijst, dat het
complex inderdaad knipt in de nabijheid van de platina-DNA-producten. Voor het eerst is het
waargenomen dat de behandeling met piperidine leidt tot activering van dit type complexen. De
gerapporteerde complexen van hoofdstuk 3 tonen matige antitumoractiviteit voor verscheidene
cellijnen. De complexen van hoofdstuk 4 hebben een lage antitumoractiviteit. Niettemin, zijn
verschillen in de antikankeractiviteit tussen de complexen met of zonder koper geobserveerd, wat
een indicatie is voor een andere distributie van de complexen in de kankercellen.
De synthese en de biologische activiteit van inflexibele platina-koper-complexen worden
beschreven in hoofdstuk 5. Deze complexen hebben een (a)symmetrische platinagroep met
verschillende configuraties (cis of trans) en een of twee Cu(3-Clip-Phen)-groepen, die DNA
kunnen knippen. De platina- of Cu(3-Clip-Phen)-groep kan geen interactie hebben met de ideale
bindingslocatie in DNA vanwege de inflexibiliteit van deze complexen. Daardoor zal het
werkingsmechanisme van een van de twee actieve eenheden veranderen. De platinagroepen van
beide asymmetrische complexen kunnen coördineren aan DNA. Vergelijkbaar met de resultaten
beschreven in hoofdstuk 3 en 4, kunnen deze complexen beide ketens van DNA direct knippen.
In tegenstelling tot de asymmetrische complexen kan het complex met twee Cu(3-Clip-Phen)eenheden niet coördineren aan DNA. Dit complex gedraagt zich als of het twee aparte Cu(3Clip-Phen)-groepen heeft. Niettemin heeft dit complex van alle in dit proefschrift beschreven
complexen de hoogste knipactiviteit en ook de beste antikankeractiviteit. De andere complexen
gerapporteerd in dit hoofdstuk vertonen geen of matige antikankeractiviteit in de meeste
kankercellijnen.
The complexen beschreven in hoofdstuk 6 hebben een aminegroep in de brug tussen de
platina- en Cu(3-Clip-Phen)-eenheden. Deze complexen zijn ontworpen om een drievoudige
interactie te hebben met DNA. Ze kunnen namelijk binden in de wijde groef van DNA door
middel van de platinagroep, in de smalle groef van DNA met de Cu(3-Clip-Phen)-eenheid en
kunnen electrostatische interactie hebben met de fosfaat-ruggengraat van DNA via de
aminegroep. De afstand van de platinagroep naar de aminegroep is variabel, namelijk 6 of 10
koolstofatomen. Helaas levert de incorporatie van de aminegroep in brug geen voordeel op voor
de knipactiviteit van DNA, vergeleken met het complex zonder deze aminegroep. Niettemin
kunnen beide complexen beide ketens van DNA direct knippen.
Een grote verscheidenheid aan asymmetrische moleculen kunnen worden bereid door
gebruik te maken van het goedkope cyanuurchloride. De drie chlooratomen van cyanuurchloride
kunnen reageren met nucleofiele reagentia op verschillende temperaturen. De mogelijkheid om
selectief de drie chloriden te substitueren is gebruikt om antikankermedicijnen met twee of drie
functies te maken. De triazine complexen bestaan uit een platina-eenheid, een Cu(3-Clip-Phen)groep, al of niet uitgebreid met een fluorescerende eenheid. Hoofdstuk 7 beschrijft de synthese,
de knipactiviteit en de fluorescentie-microscopische studies van deze op triazine gebaseerde
multifunctionele complexen. De knipactiviteit van de drie gerapporteerde complexen zijn erg
verschillend. Het complex met een platina- en een Cu(3-Clip-Phen)-groep is heel actief, het
complex met de drie functies is matig actief en het complex met twee platinagroepen en een
Cu(3-Clip-Phen)-eenheid is niet actief. Het complex met drie functies is in de cel gevolgd door
middel van fluorescentie-microscopische studies. Dit complex accumuleert binnen 15 minuten in
de cel en kan de cel doden met relatief lage complex-concentraties.
In hoofdstuk 8 is de knipactiviteit van vijf nieuwe ruthenium-koper-complexen
beschreven. De rutheniumcomplexen waren al eerder gesynthetiseerd in deze groep. Dit type
complexen is bekend om de hoge DNA-affiniteit. De gebruikte rutheniumcomplexen hebben
nog een of twee vrije terpy-liganden, die in deze studie gecoördineerd zijn aan koper. De
ruthenium-eenheid zou de kopergroepen naar het DNA moeten brengen en daarbij de
knipactiviteit verhogen. In de aanwezigheid van zuurstof en een reducerende agens kunnen deze
complexen DNA knippen. Grote verschillen in knipactiviteit zijn geobserveerd tussen de
complexen met of zonder een ruthenium-eenheid. Deze complexen knippen het DNA per keten
waarschijnlijk door middel van de oxidatie van de suikergroep en oxidatie van de nucleobasen.
Verdere ontwikkeling van deze strategie en onderzoek naar de distributie van dit type complexen
in kanker cellen zou kunnen leiden tot nieuwe geneesmiddelen.