Farmaceutski-biokemijski fakultet

Sveučilište u Zagrebu
Farmaceutsko-biokemijski fakultet
od 1882. godine

Derivati harmina kao potencijalni antimalarici

Naziv projekta: Derivati harmina kao potencijalni antimalarici

Akronim: CLICKforMALARIA

Broj projekta: UIP-2017-05-5160

 

Trajanje projekta: 1.4.2018.-31.3.2023.

Voditeljica: prof. dr. sc. Zrinka Rajić

 

Suradnici na projektu:

izv. prof. dr. sc. Ivana Perković (Sveučilište u Zagrebu Farmaceutsko-biokemijski fakultet)

doc. dr. sc. Hrvoje Rimac (Sveučilište u Zagrebu Farmaceutsko-biokemijski fakultet)

dr. sc. Kristina Pavić (Sveučilište u Zagrebu Farmaceutsko-biokemijski fakultet)

dr. sc. Maja Beus (Sveučilište u Zagrebu Farmaceutsko-biokemijski fakultet)

Marina Marinović (Sveučilište u Zagrebu Farmaceutsko-biokemijski fakultet)

Goran Poje (Sveučilište u Zagrebu Farmaceutsko-biokemijski fakultet)

Ana Penava (Sveučilište u Zagrebu Farmaceutsko-biokemijski fakultet)

Lucija Bilandžija (Sveučilište u Zagrebu Farmaceutsko-biokemijski fakultet)

dr. sc. Diana Fontinha (University of Lisbon, Lisabon, Portugal)

Tamirat Gebru (University of Tübingen, Tübingen, Njemačka)

 

 

Sažetak

Malarija je smrtonosna bolest tropskih i subtropskih krajeva. Prenosi se ubodom komarca, a uzrokovana je parazitima roda Plasmodium, od kojih je najopasniji P. falciparum. Cjepivo protiv malarije ne postoji, kao ni učinkovito uništavanje prijenosnika malarije (komaraca roda Anopheles). Osim toga, pojava otpornosti vrsta Plasmodium na sve postojeće lijekove dovodi do neučinkovitosti terapije i zahtijeva otkriće lijekova s novim mehanizmima djelovanja.

Alkaloidi b-karbolinskog tipa prisutni su u biljkama Peganum harmala i Eurycoma longifolia, koje se više od 2 tisućljeća koriste u orijentalnoj medicini za liječenje malarije i karcinoma. Djelatne supstancije ekstrakta biljke su alkaloidi harmin, harmalin, harmalol i harman. In vitro i in vivo studije dokazale su da harmin posjeduje antimalarijsko djelovanje. Njegov mogući mehanizam djelovanja je inhibicija proteina toplinskog šoka 90 iz P. falciparum, koji je nužan za normalni razvoj parazita te ima ulogu u razvoju rezistencije na postojeće lijekove. Prema tome, derivati harmina imaju potencijal da budu lijekovi s novim mehanizmom djelovanja, koji bi ujedno omogućavali djelovanje postojećih lijekova na rezistentne sojeve parazita.

U ovom projektu predviđeno je dizajniranje i sinteza knjižnice spojeva, tzv. harmizola: 1) harmicina (konjugata s cimetnom kiselinom), 2) harmikina (konjugata harmina i poznatih antimalarika kinolinske strukture: klorokina i meflokina), te 3) harmocena (konjugata harmina i ferocena). Predloženi hibridni lijekovi spajaju svojstva harmina, alkaloida s antimalarijskim djelovanjem, sa svojstvima poznatih antimalarika ili sa spojevima koji pojačavaju antimalarijsko djelovanje (cimetna kiselina i ferocen). Predviđeni spojevi pripravit će se uobičajenim metodama sintetske organske kemije, te korištenjem modernih pristupa, "click" kemije i sinteze uz pomoć mikrovalova. Upotreba "click" kemije rezultirat će uvođenjem 1H-1,2,3-triazola u molekulu, koji se pokazao korisnim u pripravi različitih biološki aktivnih spojeva, te je važan bioizoster za amidnu skupinu. Osim toga, na taj način omogućit će se velika raznovrsnost: relativno malen broj početnih alkina i azida bit će povezan na više načina radi generiranja knjižnice spojeva, odnosno harmizola.

Sintetiziranim spojevima ispitat će se antimalarijsko djelovanje in vitro, na eritrocitnu i hepatocitnu fazu plazmodija, te citoksično djelovanje na humane stanične linije. Najaktivnijim spojevima utvrdit će se metabolička stabilnost i metaboliti korištenjem humanih jetrenih mikrosoma i rekombinantnih CYP450 enzima.

Predloženi projekt je multidisciplinaran i značajan u polju farmaceutske kemije (sintetizirat će se inovativni i novi spojevi) i biomedicine (ispitat će se antimalarijsko djelovanje novih spojeva te će se provesti detaljna studija biotransformacije aktivnih spojeva). Konačni rezultat projekta biti će novi spojevi učinkoviti protiv rezistentnih sojeva roda Plasmodium. Najaktivniji spojevi biti će polazišna točka za budući razvoj inovativnih lijekova.

 

 

Rezultati i aktivnosti na projektu

 

Znanstveni radovi

  1. I. Perković,*, S. Raić-Malić, D. Fontinha, M. Prudêncio, L. Pessanha de Carvalho, J. Held, T. Tandarić, R. Vianello, B. Zorc, Z. Rajić*, Harmicines − harmine and cinnamic acid hybrids as novel antiplasmodial hits, Eur. J. Med. Chem. 187 (2020), 111927, 10.1016/j.ejmech.2019.111927.
  2. M. Marinović, I. Perković, D. Fontinha, M. Prudêncio, J. Held, L. Pessanha de Carvalho, T. Tandarić, R. Vianello, B. Zorc, Z. Rajić*, Novel harmicines with improved potency against Plasmodium, Molecules 25 (2020) E4376; doi: 10.3390/molecules25194376.
  3. M. Marinović, G. Poje, I. Perković, D. Fontinha, M. Prudencio, J. Held, L. Pessanha de Carvalho, T. Tandarić, R. Vianello, Z. Rajić*, Further investigation of harmicines as novel antiplasmodial agents: Synthesis, structure-activity relationship and insight into the mechanism of action, Eur. J. Med. Chem. 224 (2021) 113687; 10.1016/j.ejmech.2021.113687.
  4. K. Pavić, M. Beus, G. Poje, L. Uzelac, M. Kralj, Z. Rajić*, Synthesis and biological evaluation of harmirins, novel harmine-coumarin hybrids as potential anticancer agents, Molecules 26 (2021) 6490; doi: 10.3390/molecules26216490.
  5. G. Poje, L. Pessanha de Carvalho, J. Held, D. Moita, M. Prudêncio, I. Perković, T. Tandarić, R. Vianello, Z. Rajić, Design and synthesis of harmiquins, harmine and chloroquine hybrids as potent antiplasmodial agents, Eur. J. Med. Chem. 238 (2022) 114408; doi: 10.1016/j.ejmech.2022.114408.
  6. G. Poje, M. Marinović, K. Pavić, M. Mioč, M. Kralj, L. Pessanha de Carvalho, J. Held, I. Perković, Z. Rajić, Harmicens, novel harmine and ferrocene hybrids: design, synthesis and biological activity, Int. J. Mol. Sci. 23 (2022) 9315; doi: 10.3390/ijms23169315.
  7. K. Pavić, G. Poje, L. Pessanha de Carvalho, J. Held, Z. Rajić, Synthesis, antiproliferative and antiplasmodial evaluation of new chloroquine and mefloquine-based harmiquins, Acta Pharm., 2023 (prihvaćeno).

 

 

Stručni radovi

  1. M. Marinović, G. Poje, Z. Rajić, Prirodni produkti u terapiji malarije, Farm. Glas. 75 (2019) 371-386.

 

Sudjelovanja na skupovima

  1. Perković, S. Raić-Malić, Z. Rajić, Design and synthesis of harmicines, potential antimalarial agents, 4th Drug Discovery Re-Invented Conference, Nassau, Bahami, 21.-24.2.2019.
  2. S. Raić-Malić, I. Perković. Z. Rajić, Design and synthesis of harmine and coumarin/quinoline hybrids bridged with 1,2,3-triazole, 4th Drug Discovery Re-Invented Conference, Nassau, Bahami, 21.-24.2.2019.
  3. G. Poje, M. Marinović, I, Perković, Z. Rajić, Prirodni produkti u terapiji malarije, 6. hrvatski kongres farmacije s međunarodnim sudjelovanjem, Novo doba farmacije - spremni na izazove, Dubrovnik, Hrvatska, 04.-07.04.2019.
  4. Z. Rajić, I. Perković, S. Raić-Malić, M. Marinović, G. Poje, M. Prudêncio, D. Fontinha, J. Held, Harmicines as novel antiplasmodial leads, 11th Joint Meeting on Medicinal Chemistry, Prag, Češka, 27.-30.6.2019. (POZVANO PREDAVANJE)
  5. I. Perković, G. Poje, Z. Rajić, 2nd generation of harmicines as potential antiplasmodial agents, 11th Joint Meeting on Medicinal Chemistry, Prag, Češka, 27.-30.6.2019.
  6. V. Rodrigues-Junior, B. Abbadi, L. A. Basso, Z. Rajić, I. Perković, Antimycobacterial activity of harminices, harmine and cinnamic acid hybrids, VIII EFMC International Symposium on Advances in Synthetic and Medicinal Chemistry, Atena, Grčka, 1.-5.9.2019.
  7. M. Marinović, Synthesis and structural characterization of novel β-carboline-CADs conjugates as potential antiplasmodial agents, 3rd Mini symposium of medicinal and pharmaceutical section, Zagreb, 12.11.2019.
  8. G. Poje, I. Perković, Z. Rajić, Design, synthesis and biological activity of novel β-carboline hybrids, 4th Mini symposium of medicinal and pharmaceutical section, Zagreb, 8.12.2020.
  9. G. Poje, I. Perković, J. Held, Z. Rajić, Antiplasmodial activity of novel generation of triazole-type harmicines, 5. simpozij studenata doktorskih studija PMF-a, Zagreb, 24.-25. travnja 2021.
  10. 10. M. Marinović, Z. Rajić, J. Held, Antimalarial activity of novel amide-type harmicines, 5. simpozij studenata doktorskih studija PMF-a, Zagreb, 24.-25. travnja 2021.
  11. 11. G. Poje, Z. Rajić, Synthesis of amide-type harmiquins, 56th International conference on medicinal chemistry, RICT 2021, virtualna konferencija, 7.-9. srpnja 2021.
  12. 12. K. Pavić, I. Vrdoljak, J. Vuk, Z. Rajić, Synthesis of urea-type harmiprims – novel harmine-primaquine hybrids, 56th International conference on medicinal chemistry, RICT 2021, virtualna konferencija, 7.-9. srpnja 2021.
  13. G. Poje, I. Perković, Z. Rajić, Synthesis of C-1- and C-3-tethered triazole type harmicines, 26th EFMC International Symposium on Medicinal Chemistry, virtualna konferencija, 29.8.-2.9.2021.
  14. K. Pavić, G. Poje, Z. Rajić, Synthesis of O- and N-harmirines, novel harmine-coumarin hybrids, 26th EFMC International Symposium on Medicinal Chemistry, virtualna konferencija, 29.8.-2.9.2021.
  15. M. Marinović, Z. Rajić, Synthesis of novel amide type harmicines, 26th EFMC International Symposium on Medicinal Chemistry, virtualna konferencija, 29.8.-2.9.2021.
  16. M. Beus, I. Zhang, M. Asslan, D. Maysinger, N, Lauzon, S. Rousseau, U. Stochaj, B. Zorc, Z. Rajić. Novel HDAC6-selective inhibitor for glioblastoma treatment, 9th Young Medicinal Chemists' Symposium, virtualna konferencija, 9.-10.9.2021.
  17. G. Poje, M. Marinović, Z. Rajić, Synthesis of triazole type harmicenes, 9th EFMC Young Medicinal Chemists' Symposium, virtualna konferencija, 9.-10.9.2021.
  18. K. Pavić, G. Poje, Z. Rajić, Synthesis of harmirines – novel 1- and 3-substituted harmine-coumarin hybrids, 9th EFMC Young Medicinal Chemists' Symposium, virtualna konferencija, 9.-10.9.2021.
  19. M. Marinović, Z. Rajić, J. Held, Antiplasmodial activity of novel amide-type harmicines, 9th EFMC Young Medicinal Chemists' Symposium, virtualna konferencija, 9.-10.9.2021.
  20. G. Poje, I. Perković, J. Held, Z. Rajić, Antiplasmodial activity of triazole-type harmiquins, 27th Croatian Meeting of Chemists and Chemical Engineers, HSKIKI 2021, Veli Lošinj, Hrvatska, 5.-8.10.2021.
  21. K. Pavić, G. Poje, M. Beus, Z. Rajić, Antiproliferative activity of novel harmirines, 27th Croatian Meeting of Chemists and Chemical Engineers, HSKIKI 2021, Veli Lošinj, Hrvatska, 5.-8.10.2021.
  22. H. Rimac, M. Marinović, Z. Rajić, A QSAR study of amide-type harmicines as potential antimalarials, 27th Croatian Meeting of Chemists and Chemical Engineers, HSKIKI 2021, Veli Lošinj, Hrvatska, 5.-8.10.2021.
  23. G. Poje, J. Held, Z. Rajić, Cytotoxicity of harmiquines, hybrids based on harmine and chloroquine scaffolds, 27th Croatian Meeting of Chemists and Chemical Engineers, HSKIKI 2021, Veli Lošinj, Hrvatska, 5.-8.10.2021.
  24. K. Pavić, M. Beus, G. Poje, L. Uzelac, M. Kralj, Z. Rajić, Harmirins, novel harmine-coumarin hybrids as potential anticancer agents, 5th Mini Symposium of Section of Medicinal and Pharmaceutical Chemistry, virtualna konferencija, 30.11.2021.
  25. N. Koraj, G. Poje, I. Perković, Z. Rajić, Sinteza amida ferocenkarboksilne kiseline i b-karbolinskih amina kao potencijalnih hibridnih antimalarika, 9. Simpozij studenata farmacije i medicinske biokemije (FARMEBS), Zagreb, 30.9.2021.
  26. Marinović, G. Poje, J. Held, Z. Rajić, Antimalarijsko djelovanje harmicena, 9. Simpozij studenata farmacije i medicinske biokemije (FARMEBS), Zagreb, 30.9.2021.
  27. G. Poje, M. Marinović, Z. Rajić, Harmicenes, harmine-ferrocene hybrids, as novel anticancer agents, 27th EFMC International Symposium on Medicinal Chemistry, Nica, 4.-8.9.2022.
  28. M. Marinović, Z. Rajić, Synthesis of novel carbamate-type harmicines, 27th EFMC International Symposium on Medicinal Chemistry, Nica, 4.-8.9.2022.
  29. K. Pavić, G. Poje, Z. Rajić, Synthesis of β-carboline/4-aminoquinoline hybrids, 27th EFMC International Symposium on Medicinal Chemistry, Nica, 4.-8.9.2022.
  30. Z. Rajić, G. Poje, L. Pessanha de Carvalho, J. Held, I. Perković, T. Tandarić, R. Vianello, Harmiquins, novel potent antiplasmodial hits, 9th BBBB International Conference on Pharmaceutical Sciences, Ljubljana, 15.-17.9.2022.
  31. M. Marinović, Z. Rajić, Synthesis of new carbamate-type harmicines; 9th BBBB International Conference on Pharmaceutical Sciences, Ljubljana, 15.-17.9.2022.
  32. K. Pavić, Z. Rajić, L. Pessanha de Carvalho, J. Held, Antiplasmodial activity of harmirins – novel harmine–coumarin hybrids, 7th Congress of Pharmacy, Ohrid, 5.-9.10.2022.
  33. M. Marinović, J. Held, Z. Rajić, Antimalarijsko djelovanje harmicina karbamatnog tipa, 10. Simpozij studenata farmacije i medicinske biokemije, FARMEBS 2022, Zagreb, 22.10.2022.
  34. J. Rešetar, G. Poje, M. Marinović, Z. Rajić, Sinteza i karakterizacija harmizinina triazolskog tipa, hibridnih spojeva harmina i artemizinina, 10. Simpozij studenata farmacije i medicinske biokemije, FARMEBS 2022, Zagreb, 22.10.2022.
  35. K. Pavić, M. Mioč, G. Poje, M. Kralj, Z. Rajić, Unutarstanična lokalizacija i utjecaj harmicena na stanični ciklus tumorskih stanica, 10. Simpozij studenata farmacije i medicinske biokemije, FARMEBS 2022, Zagreb, 22.10.2022.
  36. A. Penava, Z. Rajić, I. Perković, Synthesis of new generation of harmiquins, harmine and chloroquine hybrids as potential antiplasmodial agents, 12th Joint Meeting on Medicinal Chemistry, virtualna konferencija, 23.-26.11.2022.
  37. G. Poje, M. Marinović, K. Pavić, M. Mioč, M. Kralj, L. Pessanha de Carvalho, J. Held, I. Perković, Z. Rajić, Design, synthesis and biological activity of harmicens, 6th Mini Symposium of Section of Medicinal and Pharmaceutical Chemistry, Zagreb, 22.11.2022.
  38. L. Bilandžija, G. Poje, Z. Rajić, Synthesis of novel harmine and dihydroartemisinin hybrid compounds, Frontiers in Medicinal Chemistry, Beč, 3.-5.4.2023.
  39. G. Poje, R. Klarić Kukuz, Z. Rajić, Synthesis of novel amide-type harmisinins, hybrids based on -carboline and artesunate scaffolds, Frontiers in Medicinal Chemistry, Beč, 3.-5.4.2023.

 

 

Predavanja

  1. Zrinka Rajić, HRZZ uspostavni istraživački projekt “Derivati harmina kao potencijalni antimalarici, Dan znanosti 2018./2019., 27.5.2019., Farmaceutsko-biokmijski fakultet, Zagreb.
  2. Ivana Perković, HRZZ uspostavni istraživački projekt “Derivati harmina kao potencijalni antimalarici, Infodan doktorskog studija “Farmaceutsko-biokemijske znanosti”, 20.9.2019., Farmaceutsko-biokmijski fakultet, Zagreb.
  3. Harmin i partneri u zajedničkom pothvatu: kako ubiti plazmodij i tumorsku stanicu?, Simpozij o katalizi u farmaceutskoj industriji: završna konferencija CAT PHARMA projekta, 17.4.2023., Institut Ruđer Bošković, Zagreb.
  4. Hibridizacija molekula - novo oružje u borbi protiv globalnih zdravstvenih prijetnji, Hrvatsko farmaceutsko društvo, 1.6.2023., Zagreb.

 

 

Usavršavanja

  1. M. Marinović, Design and synthesis of novel harmine-cinnamic acids conjugates as potential antimalarial agents, 39th European School of Medicinal Chemistry, Urbino, Italy, 30.6.-4.7.2019.
  2. G. Poje, „Click“ chemistry approach towards b-carboline derivatives with antiplasmodial activity, 39th European School of Medicinal Chemistry, Urbino, Italy, 30.6.-4.7.2019.
  3. M. Marinović, G. Poje, Winter School of Research Commercialisation, 28.-30.11.2019., sudjelovanje
  4. M. Marinović, G. Poje, Kristina Pavić, Winter School of Research Commercialisation, 24.-28.11.2020., sudjelovanje
  5. M. Marinović, G. Poje, Uvod u molekulsko modeliranje, 3.-7.12.2020., sudjelovanje
  6. M. Marinović, Synthesis of amide-type harmicens – harmine-ferrocene hybrids, European School of Medicinal Chemistry 2021., virtualna ljetna škola, 28.6.-1.7.2021.
  7. G. Poje, Synthesis of triazole-type harmiquins, European School of Medicinal Chemistry 2021., virtualna ljetna škola, 28.6.-1.7.2021.
  8. M. Marinović, Vienna Summer School Drug Design 2021, virtualna ljetna škola, 13.-17.9.2021., sudjelovanje.

 

Doktorski radovi

1.    Goran Poje: Sinteza, karakterizacija i biološko djelovanje harmicina, harmikina i harmicena (obrana 12.9.2022.)

2.    Marina Marinović: Harmicini amidnoga tipa kao potencijalni antimalarici (obrana 20.1.2023.)

 

Diplomski radovi

  1. Luka Tomašić, Sinteza i karakterizacija novih N-triazolskih derivata β-karbolina i cimetne kiseline, 2019., mentorica: Ivana Perković.
  2. Gea Martinović, Sinteza i karakterizacija novih 1,2,3-triazolnih derivata harmina i cimetne kiseline, 2019., mentorica: Ivana Perković.
  3. Daniela Ranogajec, Sinteza i karakterizacija harmicina, hibrida β-karbolina u položaju 6 i derivata cimetnih kiselina, 2020., mentorica: Zrinka Rajić.
  4. Leona Beban, Harmicini - sinteza i karakterizacija harmicina, hibrida β-karbolina u položaju 6 i derivata cimetnih kiselina, 2020., mentorica: Ivana Perković.
  5. Vedrana Konjevod, Sinteza i karakterizacija harmicina; novih 1,2,3- triazolskih derivata harmina i cimetne kiseline, 2020., mentorica: Ivana Perković.
  6. Katja Kapović, Derivati harmina kao potencijalni inhibitori bakterijskog biofilma, 2020., mentorica: Zrinka Rajić.
  7. Anja Kučević, Sinteza i karakterizacija O-harmicina triazolskog tipa u položaju 7 β-karbolinskog prstena, 2021., mentorica: Zrinka Rajić.
  8. Maja Toth, Sinteza i karakterizacija novih 1,2,3-triazolskih derivata harmina i kumarina, 2021., mentorica: Kristina Pavić.
  9. Petra Urek, Sinteza i karakterizacija hibrida 6-, 7- i 9- supstituiranih derivata β-karbolina i ferocena amidnog tipa, 2021., mentorica: Ivana Perković.
  10. Tina Šutalo, Sinteza i karakterizacija hibrida 3- supstituiranih β-karbolina i ferocena povezanih 1,2,3-triazolskim prstenom, 2021., mentorica: Ivana Perković.
  11. Ivana Vilenica, Sinteza i karakterizacija amida 3- i 6- supstituiranog derivata β-karbolina i analoga klorokina, 2021., mentorica: Ivana Perković.
  12. Neva Kravarščan, Sinteza i karakterizacija hibrida artezunata i β-karbolina, 2022., mentorica: Zrinka Rajić.
  13. Magdalena Gregorić, Sinteza harmizinina amidnog tipa u položajima O-7 i N-9 b-karbolinskog prstena, 2022., mentorica: Zrinka Rajić.
  14. Ines Jurak, Sinteza i karakterizacija urea harmina i aminoalkohola, 2022., mentorica: Zrinka Rajić.
  15. Karmela Klarić, Sinteza i karakterizacija harmicina karbamatnog tipa, 2022., mentorica: Zrinka Rajić.
  16. Natan Koraj, Sinteza i karakterizacija harmicena; novih 1-, 7- i 9-supstituiranih amida β-karbolina i ferocena, 2022., mentorica: Ivana Perković.
  17. Sara Tušek, Sinteza i karakterizacija novih hibridnih urea harmina i meflokina, 2022., mentorica: Kristina Pavić.
  18. Zvonimir Bingula, Sinteza i karakterizacija harmicena amidnog tipa, 2022., mentorica: Zrinka Rajić

 

 

Rektorova nagrada

  1. Barbara Rubinić, Luca Udovičić, Sinteza i karakterizacija novih derivata cimetne kiseline i harmina, 2019., mentorica: Zrinka Rajić.
  2. Marko Dužević, Sinteza i karakterizacija novih 1,2,3-triazolskih derivata harmina i klorokina s potencijalnim antimalarijskim djelovanjem, 2020., mentorica: Ivana Perković.
  3. Ivana Vrdoljak, Jakov Vuk, Sinteza i karakterizacija novih hibrida harmina i primakina s potencijalnim citostatskim djelovanjem, 2021., mentorica: Kristina Pavić.
  4. Josip Rešetar, Sinteza i karakterizacija harmizinina triazolskog tipa, hibridnih spojeva harmina i artemizinina, 2022., mentorica: Zrinka Rajić