Synthesis of small-molecule compounds with potential application in immunooncology

Immunoonkologia jest dziedziną, która w ciągu ostatnich lat gwałtownie się rozwinęła. Jej głównym założeniem jest pobudzenie układu odpornościowego do walki z nowotworami. Obecnie wiele projektów badawczych skupia się na poszukiwaniu inhibitorów punktów kontrolnych układu immunologicznego. Zablokowanie tych oddziaływań, z wykorzystaniem przeciwciał monoklonalnych, pozwala na ponowną aktywację limfocytów T, które odzyskują zdolność do rozpoznania oraz zwalczania komórek nowotworowych. Jednym z immunologicznych punktów kontrolnych, który występuje w organizmie człowieka jest szlak PD-1/PD-L1. Obecnie istnieje kilka przeciwciał monoklonalnych, które są używane jako inhibitory tego oddziaływania, jednak ich stosowanie oprócz uzyskania pożądanego efektu terapeutycznego, ma również wiele wad. Dlatego też trwają poszukiwania małocząsteczkowych inhibitorów szlaku PD-1/PD-L1 o podobnej skuteczności i ograniczonych efektach ubocznych.Podjęte cele badawcze obejmują opracowanie związków małocząsteczkowych, które mogłyby być potencjalnymi sondami chemicznymi oddziaływania PD-1/PD-L1. Podczas pracy skupiono się na syntezie cząsteczek o rdzeniu bifenylowym, które w kolejnych etapach rozbudowywano i modyfikowano. Jedną ze ścieżek było wytworzenie wiązania amidowego, które połączyłoby bifenylowy rdzeń cząsteczki z kolejnym pierścieniem aromatycznym. Druga droga polegała na wprowadzeniu do rdzenia bifenylowego atomu chloru i syntezę pochodnej związku opracowanego przez zespół Bristol – Meyers Squibb. Starano się uzyskać jak największą ilość różnych pochodnych, których struktury bazowały na wymienionych modyfikacjach. Dzięki temu możliwe było sprawdzenie zależności struktura – aktywność (SAR) dla nowych, potencjalnych inhibitorów szlaku PD-1/PD-L1.Projekt badawczy obejmował również sprawdzenie aktywności biologicznej otrzymanych struktur. Było to możliwe dzięki przeprowadzeniu testu HTRF®, który pozwolił na sprawdzenie zdolności potencjalnych inhibitorów do dysocjacji oddziaływania PD-1/PD-L1.

Immunooncology is a field that has been developed rapidly in recent years. The main purpose of immunooncology is to stimulate the immune system to fight cancer cells. Recently, many studies focused on searching of inhibitors of the immune checkpoint proteins. Blocking these interactions allows limphocytes T to recover their natural ability to recognize and fight cancer cells. One of the immune checkpoints is the PD-1/PD-L1 pathway. Currently, there are several monoclonal antibodies that are approved as inhibitors of this interaction. However, despite of the positive therapeutic effect, many disadvantages are associated with monoclonal antibody therapy. Therefore, small molecule inhibitors of the PD-1/PD-L1 interaction are intensively searched, to obtain similarly active and less limited therapy.The aim of this study is to develop small molecule compounds that could be the potential chemical probes for the PD-1/PD-L1 interaction. The research is based on the synthesis of molecules with a biphenyl core, which were subsequently expanded and modified. One of the approaches was to link the biphenyl scaffold with another aromatic ring using amide bond. The other method was to synthetize a derivative of the compound developed by the Bristol-Meyers Squibb, using obtained before, modified biphenyl core with chlorine atom. The final library of structurally similar compounds was used to evaluate the importance of different parts of the molecules, and gave conclusions to structure-activity-relationship (SAR) of inhibitors of the PD-1/PD-L1 interaction.In this project the biological activity of obtained structures was also studied. For this purpose the HTRF® assay was used. This assay allowed testing the ability of potential inhibitors to dissociate the PD-1/PD-L1 interaction.