Design, synthesis and trypanocidal activity of cruzain reversible-covalent inhibitors

A doença de Chagas, causada pelo parasito protozoário Trypanosoma cruzi, continua sendo um grave problema de saúde devido à terapia inadequada e à falta de uma vacina eficaz. Novos fámacos que sejam seguros e eficazes são, portanto, criticamente necessários. A cruzaína (Cz), principal protease cisteínica (CP) do T. cruzi, é uma enzima essencial para o ciclo de vida do parasito e tem sido utilizada como alvo viável para a busca e identificação de novas entidades químicas (NCE) como agentes tripanossomicidas. Alguns resultados recentes demonstram que os inibidores covalentes reversíveis da Cz podem bloquear os passos de diferenciação celular no parasito e levá-lo à morte. Nesta tese, por emprego de abordagem racional baseada em hipóteses, foram planejados e sintetizados diferentes séries de inibidores da Cz baseadas em dipeptidil nitrilas. Em especial, o esqueleto molecular foi modificado para compreender as interações S3/P3, o papel do grupo ciclopropila no processo de reconhecimento bimolecular e o mapeamento S1/S1´ para melhorar a afinidade e avaliar a seletividade frente a outras CPs presentes em células de mamíferos. A partir do protótipo Neq0570 (pKi = 6,3), a afinidade para Cz foi aumentada em 1,6 unidades log para o Neq0922, pKi = 7,9, por uma combinação de modificações estruturais em P3, P2 e P1. Dos resultados relevantes obtidos, destacam-se três novos inibidores da Cz (Neq0940, Neq0938 e Neq0877) equipotentes ao Benzonidazol - Bz, (o fármaco atualmente usado no Brasil para o tratamento da doença de Chagas) em ensaios in vitro para a avaliação da atividade antitripanossomal sobre o T. cruzi. Considerando-se que o índice de seletividade (SI) do Bz é > 20, como no caso desses inibidores, testes in vivo serão necessários para avaliar a potência frente à forma aguda da doença de Chagas. Inibidores bioisostéricos de dipeptidil nitrilas estão sob investigação pré-clínica como agentes tripanossomicidas. Destarte, realizamos a síntese e os estudos de relação estrutura-atividade (SAR) de inibidores da Cz por substituição da amida em P3/P2 por trifluoroetilamina. Foram identificados três novos inibidores de Cz com afinidade em concentração nanomolar de um dígito (Neq0642, Neq0643 e Neq0659) com alta seletividade sobre a catepsina L de humanos (CatL). Os efeitos da configuração do centro estereogênico em P3/P2 associados à substituição de diferentes grupos em P1 levam a fortes efeitos não-aditivos nas SARs. A troca bioisostérica pelo grupo sulfonamida em P3/P2 resultou em uma nova série de inibidores que foi avaliada em um painel de CPs de agentes infecciosos e de seres humanos. Há uma reconhecida SAR na inibição da Cz, ao mesmo tempo em que revelam uma inibição na ordem nanomolar para a CatS, com elevada seletividade para os outras CPs de mamíferos (CatB, CatK e CatL). A exploração da SAR também incorpora os efeitos do grupo eletrofílico nitrila por inclusão de \"warheads\" alternativos. As constantes de inibição representadas por aldeídos e nitrilo-azadipeptídios são duas ordens de grandeza maiores para os melhores inibidores de Cz. Além disso, o inibidor de Cz nitrilo-azadipeptídico (Neq0690) foi usado na primeira geração de inibidores da CPB de Leishmania mexicana (LmCPB) obtida na forma cristalina com alta resolução da estrutura cristalográfica. (AU)