Cellular and molecular effects of antitumoral organometallic ruthenium and osmium complexes containing Cdk inhibitors

Das erfolgreiche Zusammenspiel von Medizinischer Chemie und Biologie ermoglicht vielversprechende Behandlungsansatze in der Krebstherapie. Ein detailliertes und umfangreiches Verstandnis der Wirkmechanismen von metall-basierten Krebsmedikamenten ist notwendig, um die Wirkung dieser Substanzen durch strukturelle Variationen zu verbessern. In dieser Arbeit wurden zwei verschiedene Gruppen metallbasierter Komplexe untersucht. Die erste Gruppe umfasst die neuen Ruthenium-Aren-Komplexe [RuCl(h6-Aren)(L)]Cl (1c–5c) mit dem modifizierten Aren-Liganden 4-Formylphenoxyacetyl-h6-benzylamid, der an rHSA gebunden werden kann, und L = 3-(1H-Benzimidazol-2-yl)-pyrazolo[3,4-b]pyridin (L1-L3) oder Indolo-[3,2-d]benzazepines (Paullones) (L4, L5), die bekannte CDK inhibitoren sind. Die zweite Gruppe besteht aus organometallischen Komplexe [MIICl(h6-Cymen)(L)]Cl (wobei M = Ru (11a, 12a, 13a), Os (11b, 12b, 13b) und L = L1–L3). Die zytotoxische Aktivitat dieser Komplexe wurde mit Hilfe des kolorimetrischen MTT-Tests in drei humanen Krebszelllinien bestimmt: CH1 (Ovarialkarzinom), A549 (nicht-kleinzelliges Bronchialkarzinom) und SW480 (Dickdarmkarzinom). Den starksten Effekt erzielten die Verbindungen in der chemo-sensitiven Ovarialkarzinom-Zelllinie CH1, wahrend sie in der chemoresistenten nicht-kleinzelligen Lungenkrebs-Zelllinie A549 die schwachste Aktivitat zeigten. Der aktivste Komplex ist der Paullonekomplex 5c mit dem 4-Formylphenoxyacetyl-h6-benzylamid-Liganden, der in allen drei Zelllinien antiproliferative Aktivitat aufwies. Solche Aktivitat wurde bereits fur [RuCl(h6-p-cymene)(L)]Cl-Komplexe (und deren Osmium-Analoga) mit den Paullon-Liganden L4 und L5 berichtet. Der Effekt der Komplexe auf den Zellzyklus wurde mittels Propidiumiodidfarbung und Durchflusszytometrie untersucht. Dabei stellte sich heraus, dass die Osmiumkomplexe weniger Einfluss auf den Zellzyklus haben als die Ruthenium-Analoga. Die Rutheniumkomplexe 12a und 13a mit den Liganden L2 und L3 beeinflussen den Zellzyklus konzentrationsabhangig. Unter den Rutheniumkomplexen mit dem 4-Formylphenoxyacetyl-h6-benzylamid-Liganden zeigte 5c mit dem Paulloneligand L5 den starksten Effekt (G2/M Phase-Arrest). Die Wirkung auf das apoptose-assoziierte Protein (PARP) wurde mit Hilfe der Western Blot-Technik in CH1-, und SW480-Zellen uberpruft, die mit den brom-substituierten Komplexen 2c und 5c behandelt wurden. Eine deutliche Spaltung des PARP wurde nur in CH1-Zellen festgestellt, die mit 5c inkubiert worden waren. Des Weiteren wurde die Kapazitat der Komplexe, Cyclin-abhangige Kinasen zu inhibieren, untersucht. Die Messung der Kinase-Aktivitat von rekombinanten Cdk/Cyclin Komplexen, besonders Cdk2/Cyclin E, zeigte eine hohe inhibitorische Aktivitat der Liganden im Vergleich zu den entsprechenden Komplexen. Ein Vergleich der Struktur-Wirkungs-Beziehungen dieser Komplexe in Bezug auf die Zytotoxozitat, Effekte auf den Zellzyklus und die Kinase-Inhibition spricht gegen Cdk1 und Cdk2 als primare Targets dieser Verbindungen. In den zellfreien Versuchen waren nur wenige Komplexe in der Lage, in relevanten Konzentrationen Cdks zu inhibieren, und die Ergebnisse dieser Experimente korrelieren nicht mit den Zellzyklus-Studien. Im Gegensatz dazu zeigten die Liganden, die nur wenig Einfluss auf den Zellzyklus hatten, starkes Cdk-inhibierendes Potenzial, wahrend, vice versa, die Ruthenium-Komplexe mit diesen Liganden einen starkeren Einfluss auf den Zellzyklus haben, und weniger effektiv in der Cdk-Inhibierung sind. Diese Ergebnisse sind moglicherweise auf Unterschied zwischen zellfreien Versuchen und Experimenten in der Zellkultur grundlegenden.