A Debreceni Egyetem kutatói által létrehozott molekulakönyvtár 1863 vegyületéből 29 védett a hidrogén-peroxid által indukált citotoxicitás ellen Jurkat sejtekben. Ezen vegyületek közül 11 antioxidáns aktivitással is rendelkezett, és kettőt találtunk hatékony PARP gátlónak. Négy sejtvédő dibenzoil-metán (DBM) származékot részletesen is tanulmányoztunk, mert nem rendelkeztek antioxidáns hatással, és nem gátolták a PARP enzim aktivitását. A négy DBM származék védelmet nyújtott a nekrotikus sejthalállal szemben, míg nem befolyásolta az apoptotikus útvonalra jellemző kaszpáz aktivitását. A hidrogén-peroxid fokozta az extracelluláris jellel szabályozott kinázok közül az ERK 1/2 és p38 MAP kinázok foszforilált formájának mennyiségét, de nem módosította a c-Jun kináz hatását. A DBM származékok csak a hidrogén-peroxid által fokozott foszfo-ERK 1/2 mennyiségét csökkentették. A vegyületek sejtvédő hatását A549 tüdő epitélsejtekben is igazoltuk bizonyítva, hogy hatásuk nem sejtspecifikus. Az új típusú DBM vegyületek a sejtvédő anyagok új osztályát alkotják, mert gátolják az ERK 1/2 kinázt és védenek a nekrotikus sejthaláltól anélkül, hogy módosítanák a PARP aktvitását. Az egyik legáltalánosabban használt tumorellenes antraciklin a doxorubicin, amit sikeresen alkalmaznak a legkülönbözőbb szervek tumorellenes kemoterápiájában. A gyógyszer alkalmazásának egyik hátránya súlyos kardiotoxikus hatása, mert a doxorubicin kezelés a beteg teljes életciklusában kumulálódik. A doxorubicin tumorellenes hatása és kardiotoxicitása eltérő molekuláris mechanizmusokon alapszik, ezért lehetőség van arra, hogy a súlyos mellékhatás kiküszöbölésével érintetlenül hagyjuk tumorellenes hatását. A Chembridge Diverset molekula könyvtár 9680 vegyületét vizsgáltuk H9C2 patkány kardiomiocitákban a doxorubicin kezeléssel kiváltott sejthalálban. Életképességi és sejtmorfológián alapuló módszerekkel választottuk ki a vegyületeket. A leghatékonyabb molekula jelentősen csökkentette a doxorubicin által kiváltott apoptotikus és nekrotikus sejthalált, ugyanakkor nem rendelkezett zabadgyökfogó képességgel, és nem befolyásolta a doxorubicin tumorellenes hatását. A benzimidazolt tartalmazó vegyületünk – további kémiai szerkezet optimalizálással – alkalmasnak tűnik gyógyszerjelölt fejlesztésre, ami a szívizom doxocubicin által okozott sérüléseit kivédheti.

SUMMARY Screening of the 1863 compounds of a small in-house library (University of Debrecen) identified 29 compounds that protected Jurkat cells from hydrogen peroxide-induced cytotoxicity. From the cytoprotective compounds eleven proved to possess antioxidant activity (ABTS radical scavenger effect) and two were found to inhibit poly(ADPribosyl)-ation (PARylation), a cytotoxic pathway operating in severely injured cells. Four cytoprotective dibenzoyl-methane (DBM) derivatives were investigated in more detail as they did not scavenge hydrogen peroxide nor did they inhibit PARylation.
DBM compounds protected cells from necrotic cell death while caspase activation, a parameter of apoptotic cell death was not affected. Hydrogen peroxide activated extracellular signal regulated kinase (ERK1/2) and p38 MAP kinases but not c-Jun N-terminal kinase (JNK). The cytoprotective DBMs suppressed the activation of Erk1/2 but not that of p38. Cytoprotection was confirmed in another cell type (A549 lung epithelial cells), indicating that the cytoprotective effect is not cell type specific. In conclusion we identified DBM analogs as a novel class of cytoprotective compounds inhibiting ERK1/2 kinase and protecting from necrotic cell death by a mechanism independent of poly(ADP-ribose) polymerase inhibition. Antracyclines are effective anti-tumor agents. One of the most commonly used antracyclines is doxorubicin, which can be successfully used to treat a diverse spectrum of tumors. Application of these drugs is limited mainly by their cardiotoxic effect, which is determined by a lifetime cumulative dose. As the processes that are responsible for tumor chemotherapy and cardiotoxicity are different, this may give a hope for eliminating the side effect without affecting the anti-tumor effect. In our work, 9,680 compounds of the Chembridge’s Diverset compound library were screened to identify compounds that can protect H9C2 rat cardiomyocytes against doxorubicin-induced cell death. An MTT-based high throughput viability screening was performed followed by retesting of the hit compounds in a morphology-based assay. The most effective compound proved protective in doxorubicin-treated primary rat cardiomyocytes and was further characterized to demonstrate that it significantly decreased doxorubicin-induced apoptotic and necrotic cell death without having a radical scavenging effect or interfering with the antitumor effect of doxorubicin. This benzimidazole compound may lead – through further optimalization – to the development of a drug candidate protecting the heart from doxorubicin-induced injury.