Please use this identifier to cite or link to this item: https://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/81026
Title: Synthesis and characterization of polyethylene glycol-doxorubicin conjugates containing β-thiopropanamide linkers for enhanced selective cytotoxicity against breast cancer cells
Other Titles: การสังเคราะห์และการบรรยายลักษณะของโพลีเอทิลีนไกลคอล-ดอกโซรูบิซินคอนจูเกตส์ซึ่งมีตัวเชื่อมเบต้าไทโอโพรพานาไมด์เพื่อเพิ่มความจำเพาะของความเป็นพิษต่อเซลล์มะเร็งเต้านม
Authors: Wiwat Supasena
Advisors: Pornchai Rojsitthisak
Jittima Luckanagul
Other author: Chulalongkorn University. Faculty of Pharmaceutical Sciences
Issue Date: 2019
Publisher: Chulalongkorn University
Abstract: Doxorubicin (DOX) is a chemotherapeutic agent that suffers from its severe adverse effects due to non-selective cytotoxicity. This study aims to design novel beta-thiopropanamide linkers (-S-CH2-C(R)H-CONH-) for DOX conjugation to promote cancer cell selectivity and cytotoxicity. Two series of DOX conjugates with various beta-thiopropanamide linkers were synthesized and evaluated for their cytotoxic selectivity. The first series contains 7 DOX analogues with different beta-thiopropanamide linkers. The DOX analogues were synthesized using ethyl thioglycolate and acrylic acid analogues to establish a series of beta-thiopropanamide linkages with DOX, and the potential linkers were intended to be incorporated in polymer-DOX conjugates. The other series contains a polymer-DOX conjugate, in which the unsubstituted thiopropanamide (-S-CH2-CH2-CONH-, A) is selected as the linker, which conjugates DOX with methoxypolyethylene glycol (mPEG) to sustain systemic drug release, and to promote stimuli responsiveness and cancer cell selectivity. The mPEG-DOX conjugate with the unsubstituted beta-thiopropanamide linker (P-A-DOX) was synthesized using thiol-functionalized methoxypolyethylene glycol and acrylic acid to establish the beta-thiopropanamide linkage with DOX, using the mPEG-DOX (P-DOX) conjugate as the control. All DOX analogues and conjugates were structurally characterized by NMR and chemical assay. The in vitro hydrolytic stability as a function of pH and cytotoxicity tests (MDA-MB-231 and MCF-7 breast cancer cells vs MCF-10A noncancerous cells) were performed. The DOX analogue (3a) with the beta-thiopropanamide linker (where R = H) improved physicochemical stability while the P-A-DOX and P-DOX conjugates additionally exhibited sustained drug release under physiological pH conditions. Both 3a and P-A-DOX were docked in the active site of cathepsin L closer than P-DOX, which cathepsin L is a cancer enzyme that has a preference to cleave the amide bond to initiate intracellular drug release. 3a was found to enhance cancer cell selectivity. However, P-A-DOX enhanced both cancer cell cytotoxicity and selectivity and the summative effects were translated to enhance cancer cell cytotoxicity and selectivity in the following order: P-A-DOX > P-DOX > DOX. We suggest that the mPEG-DOX conjugate with the unsubstituted beta-thiopropanamide linker can serve as a selective DOX delivery system for breast cancer treatment.
Other Abstract: ดอกโซรูบิซิน (DOX) เป็นยาเคมีบำบัดชนิดหนึ่งซึ่งมีข้อจำกัดในการใช้รักษาโรคมะเร็งเนื่องจากมีฤทธิ์ไม่พึงประสงค์คือการฆ่าเซลล์แบบไม่จำเพาะเจาะจง งานวิจัยนี้มุ่งออกแบบตัวเชื่อมเบต้าไทโอโพรพานาไมด์ (-S-CH2-C(R)H-CONH-) สำหรับการคอนจูเกต DOX เพื่อช่วยเพิ่มความจำเพาะและฤทธิ์การฆ่าเซลล์มะเร็ง DOX คอนจูเกต 2 ชุด ซึ่งประกอบด้วยตัวเชื่อมเบต้าไทโอโพรพานาไมด์หลายชนิดถูกสังเคราะห์และประเมินความจำเพาะต่อการฆ่าเซลล์มะเร็ง DOX คอนจูเกตชุดแรกประกอบด้วย DOX อนาล็อก 7 ชนิดซึ่งมีตัวเชื่อมเบต้าไทโอโพรพานาไมด์ที่แตกต่างกัน DOX อนาล็อกถูกสังเคราะห์โดยใช้เอทิลไทโอไกลโคเลตและอนาล็อกของกรดอะคริลิคเพื่อสร้างตัวเชื่อมเบต้าไทโอโพรพานาไมด์ที่แตกต่างกัน ซึ่งตัวเชื่อมเหล่านี้จะถูกนำไปใช้ในการทำพอลิเมอร์-DOX คอนจูเกต DOX คอนจูเกตชุดหลังประกอบด้วยพอลิเมอร์-DOX คอนจูเกตซึ่งมีตัวเชื่อมเบต้าไทโอโพรพานาไมด์ชนิดไม่มีหมู่แทนที่ (-S-CH2-CH2-CONH-, A) ทำหน้าที่เชื่อม DOX กับเมทอกซีโพลีเอทิลีนไกลคอล (mPEG) เพื่อชะลอการปลดปล่อยยาในระบบหมุนเวียนโลหิต เพิ่มการตอบสนองของสารคอนจูเกตต่อตัวกระตุ้นและเพิ่มความจำเพาะต่อเซลล์มะเร็ง mPEG-DOX คอนจูเกต mPEG-DOX คอนจูเกตที่มีตัวเชื่อมเบต้าไทโอโพรพานาไมด์ชนิดไม่มีหมู่แทนที่ (P-A-DOX) ถูกสังเคราะห์จากเมทอกซีโพลีเอทิลีนไกลคอลที่มีหมู่ไทออลและกรดอะคริลิคเพื่อสร้างตัวเชื่อมเบต้าไทโอโพรพานาไมด์กับ DOX โดยมี mPEG-DOX คอนจูเกตที่ไม่มีตัวเชื่อม (P-DOX) เป็นตัวควบคุม DOX อนาล็อกและคอนจูเกตทั้งหมดถูกตรวจสอบโครงสร้างเคมีด้วยเทคนิคนิวเคลียร์แมกเนติกเรโซแนนซ์สเปกโทรสโกปีและวิธีวิเคราะห์ทางเคมี การศึกษาความคงตัวในหลอดทดลองโดยปัจจัยค่าพีเอชและการทดสอบฤทธิ์การฆ่าเซลล์ต่อเซลล์มะเร็งเต้านมชนิด MDA-MB-231, MCF-7 และเซลล์เต้านมชนิด MCF-10A ได้ถูกดำเนินการ ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่า DOX อนาล็อก (3a) ที่มีตัวเชื่อมเบต้าไทโอโพรพานาไมด์ (หมู่ R = H) เพิ่มความคงตัวของยาขณะที่ P-A-DOX และ P-DOX คอนจูเกตสามารถชะลอการปลดปล่อยยาภายใต้ค่าฟิสิโอโลจิคอลพีเอช นอกจากนี้ยังพบว่า DOX อนาล็อก 3a และ P-A-DOX สามารถจับกับบริเวณเร่งของเอนไซม์คาเทปซินแอลใกล้กว่า P-DOX ซึ่งคาเทปซินแอลเป็นเอนไซม์ของเซลล์มะเร็งที่ทำหน้าที่ตัดพันธะเอไมด์และทำให้เกิดการปลดปล่อยยา จากผลการทดลองจึงสรุปอันดับของฤทธ์การฆ่าเซลล์มะเร็งความจำเพาะต่อเซลล์มะเร็งของดังนี้ P-A-DOX > P-DOX > DOX. P-A-DOX พวกเราให้ความเห็นว่า P-A-DOX ซึ่งมีตัวเชื่อมเบต้าไทโอโพรพานาไมด์ชนิดไม่มีหมู่แทนที่สามารถใช้สำหรับระบบนำส่ง DOX ที่มีความจำเพาะในการรักษาโรคมะเร็งเต้านมได้
Description: Thesis (Ph.D.)--Chulalongkorn University, 2019
Degree Name: Doctor of Philosophy
Degree Level: Doctoral Degree
Degree Discipline: Pharmaceutical Technology
URI: http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/81026
URI: http://doi.org/10.58837/CHULA.THE.2019.415
metadata.dc.identifier.DOI: 10.58837/CHULA.THE.2019.415
Type: Thesis
Appears in Collections:Pharm - Theses

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
5776558533.pdf5.89 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.