Redesigning Clozapine : Development of Clozapine Analogues for the Potential Treatment of Melanoma Brain Metastases

Abstract

Kreft er den nest vanligste dødsårsaken i Europa. Mangelen på selektiviteten mellom vev danner bivirkninger, uavhengig om behandlingstype. Utvikling av nye behandlinger kan ta opptil 15 år og er kostbart. Gjenbruk av godkjente legemidler for alternativ bruk kutter ned tid og penger som kreves for godkjenning betraktelig. Clozapine ble valgt som nevroleptika med det beste potensielle for terapeutisk vindu for behandling av humane melanoma brain metastasis (MBM) cellelinjer gjennom en nevroleptika-screening på Forskningruppe for hjernemetastaser ved Institutt for Biomedisin, Universitet i Bergen. Hovedreseptoren for clozapine er dopamin- og serotoninreseptorer, som befinner seg i hjernen. Clozapine ble bevist å ikke være selektiv nok med PET-imaging på 1980-tallet. Utvikling av nye metoder for radiomerking av clozapine med C-11 på en Synthra MeI Plus modul ble utført på Haukeland Universitetssykehus’ senter for nukleær medisin. Den totale syntese måtte redesignes for å tillate sen-funksjonalisering grunnet den korte halveringstiden til C-11. Den nye totale syntesen ble da brukt for å utføre et SAR-studie der 18 strukturelle analoger - 16 av dem har ikke blitt laget før - ble syntetisert, og aktiviteten mot MBM og selektiviteten mellom kreftceller og friske celler ble undersøkt i en in-vitro levedyktighetsanalyse. Verdifull informasjon om potensielle interaksjoner mellom reseptorer og analoger ble funnet under analysen; 7 strukturelle analoger hadde bedre aktivitet enn clozapine, 3 av dem hadde mer selektivitet og 1 lignende selektivitet som clozapine. To av analogene ble valgt, 13 og 45, til å fortsette studier med lovende resultater.

Cancer is the second most common cause of death in Europe. The lack of selectivity between tissues causes side effects, independently of the type of treatment. The development of novel treatments can take up to 15 years and it is costly. Repurposing approved drugs towards an alternative use significantly cuts down the time and money required for the approval. Clozapine was selected as the neuroleptic with the best potential therapeutic window for the treatment of human melanoma brain metastasis (MBM) cell lines during a neuroleptic screening at the Brain Metastasis Research Lab at the Department of Biomedicine, University of Bergen. The main receptors of clozapine are dopamine and serotonin receptors, which are widely expressed in the brain. Clozapine was proven to not be selective by PET imaging in the 1980s. In order to develop novel methods for the radioactive labelling of clozapine with C-11 in a Synthra MeI Plus module at Haukeland University Hospital center for nuclear medicine, its total synthesis had to be redesigned to allow the late-functionalization due to the short half-life of C-11. The novel total synthesis was then further used to perform a SAR study in which 18 structural analogues - 16 of them novel analogues, were synthetized and their activity against MBM and selectivity between cancerous and healthy cells was studied in an in-vitro viability assay. Valuable information about the potential interactions between the receptor and the analogues was obtained from the assay, as a total of 7 structural analogues were triumphant in being more active than clozapine, 3 of them more selective and one of them with a similar selectivity as clozapine. Two of the analogues were selected, 13 and 45, to continue the in-vitro studies with promising results.