Synthesis of peptide conjugates for cancer targeted delivery

Cancer treatment has been concerning the research community for decades. The biology of this disease is known to make the approach very complex. The most common way of treatment is chemotherapy, which due to the low specificity for cancer cells has serious consequences. Targeted drug delivery systems are hybrid systems consisting of organic or inorganic materials. They offer an alternative approach to anticancer therapy, reducing the side effects and at the same time improving the physicochemical properties of the chemotherapeutic agents used. The present study focuses on the synthesis of peptide derivatives for targeted cancer treatment. Targeted drug delivery systems in anticancer therapy consist of a tumor recognition unit, acting as a carrier, a linker, and a cytotoxic agent. In this dissertation cRGDyK peptide, which recognizes aνβ3 integrins, or folic acid, which recognizes FRa receptors, overexpressed on the surface of cancer cells, are used as carriers. Modified derivatives of known chemotherapeutic agents such as POPAM, gemcitabine, fluorouracil, natural cucurbitacin products or cyclometallic complexes of platinum (II) or iridium (III) are used as cytotoxic agents. The linker holds a key role for the drugs release. For this reason, we chose to study the amide bond for its relative stability in the bloodstream, the carbamide or disulfide bond for the release of the chemotherapeutic agent in the microenvironment of the cancer cell, and polyethylene glycol for the improvement of the solubility of the conjugate. The newly-synthesized compounds are then examined for their stability in buffer solutions representing two different pH values: the blood stream (7.4) and the microenvironment of the cancer cells (5.2). Finally, in the case of the cRGDyK peptide derivatives the results of in vitro studies in cancer cells overexpressing aνb3 integrins, are presented referring to the advantages offered by coupling with the peptide commenting the type of bond. The peptide derivative of the cyclometalated platinum complex (II) is also studied through its fluorescence properties for the ability to detect aνβ3 integrins, and also for its potential use in photodynamic anticancer therapy.Η θεραπεία του καρκίνου απασχολεί την ερευνητική κοινότητα εδώ και δεκαετίες. Η πολύπλοκη βιολογία της νόσου αυτής, είναι γνωστό ότι καθιστά τον τρόπο προσέγγισής της πολύ σύνθετο. Ο πιο συνηθισμένος τρόπος αντιμετώπισής της είναι η χημειοθεραπεία, η οποία λόγω της μικρής εξειδίκευσης ως προς τα καρκινικά κύτταρα επιφέρει σοβαρές επιπτώσεις. Τα συστήματα στοχευμένης μεταφοράς φαρμάκων είναι υβριδικά συστήματα αποτελούμενα από οργανικά ή ανόργανα υλικά. Προσφέρουν μια εναλλακτική προσέγγιση στην αντικαρκινική θεραπεία, μειώνοντας τις παρενέργειες και βελτιώνοντας ταυτόχρονα τις φυσικοχημικές ιδιότητες των χημειοθεραπευτικών παραγόντων που χρησιμοποιούνται. Η παρούσα ερευνητική εργασία αφορά στη σύνθεση πεπτιδικών παραγώγων στη στοχευμένη θεραπεία του καρκίνου. Τα συστήματα στοχευμένης μεταφοράς φαρμάκων στην αντικαρκινική θεραπεία αποτελούνται από ένα τμήμα αναγνώρισης του όγκου, το οποίο λειτουργεί ως φορέας, ένα συνδέτη και ένα κυτταροτοξικό παράγοντα. Ως φορέας, στην παρούσα διδακτορική διατριβή, χρησιμοποιήθηκε το cRGDyK πεπτίδιο, το οποίο αναγνωρίζει ανβ3 ιντεγκρίνες, ή το φολικό οξύ, που αναγνωρίζει τους FRa υποδοχείς, που υπερεκφράζονται στην επιφάνεια καρκινικών κυττάρων. Ως κυτταροτοξικές ενώσεις χρησιμοποιήθηκαν τροποποιημένα παράγωγα γνωστών χημειοθεραπευτικών παραγόντων όπως του POPAM, της γεμσιταμπίνης, της φθοροουρακίλης, φυσικών προϊόντων κουκουρμπιτατσινών ή κυκλομεταλλικών συμπλόκων του λευκοχρύσου ή του ιριδίου. Ο συνδέτης παίζει καθοριστικό ρόλο για την απελευθέρωση των φαρμάκων. Για το λόγο αυτό επιλέχθηκαν να μελετηθούν ο αμιδικός δεσμός για τη σχετική σταθερότητά του στη κυκλοφορία του αίματος, ο καρβαμιδικός ή δισουλφιδικός δεσμός για την απελευθέρωση του χημειοθεραπευτικού παράγοντα στο μικροπεριβάλλον του κυττάρου και η πολυαιθυλενογλυκόλη για τη βελτίωση της διαλυτότητας του συζεύγματος. Τα συζεύγματα που συντέθηκαν εξετάστηκαν στη συνέχεια για τη σταθερότητά τους σε ρυθμιστικά διαλύματα με δύο διαφορετικές τιμές pH αντιπροσωπευτικές του αίματος (7,4) και του εσωτερικού των κυττάρων (5,2). Τέλος, παρουσιάζονται τα αποτελέσματα in vitro μελετών των cRGDyK πεπτιδικών παραγώγων σε καρκινικές σειρές που υπερεκφράζουν ανβ3 ιντεγκρίνες, κάνοντας αναφορά στα πλεονεκτήματα που προσφέρει η σύζευξη με το πεπτίδιο, αλλά το είδος του δεσμού. Το πεπτιδικό παράγωγο του κυκλομεταλλικού συμπλόκου του λευκοχρύσου (ΙΙ) μελετήθηκε, ακόμη, μέσω της ιδιότητας του φθορισμού του για την ικανότητά του να εντοπίζει ανβ3 ιντεγκρίνες, αλλά και για τη δυνατότητα χρήσης του στη φωτοδυναμική θεραπεία