@phdthesis{Schweeberg2019,
  author    = {Schweeberg, Sarah},
  title     = {Biomedizinische Anwendung von Nanodiamant: Untersuchungen zu den Wechselwirkungen mit der biologischen Umgebung und zur gezielten Wirkstofffreisetzung},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-174619},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2019},
  abstract  = {Nanodiamant bietet in der Medizin und in der Biologie zahlreiche Anwendungsm{\"o}glichkeiten aufgrund der guten Biokompatibilit{\"a}t und geringen Toxizit{\"a}t. Durch die umfangreichen Funktionalisierungsm{\"o}glichkeiten der Oberfl{\"a}che der nanometergroßen Partikel k{\"o}nnen viele unterschiedliche Wirkstoffe, Rezeptormolek{\"u}le oder Peptidsequenzen angebunden werden ,die zusammen mit Nanodiamant ein anderes, durchaus besseres Wirkprofil aufweisen als der Wirkstoff allein. Ziel dieser Arbeit war die Synthese eines pH-labilen Linkersystems, dass hydroxylhaltige Wirkstoffe kovalent bindet und zusammen mit Nanodiamant in die Zelle, in der ein saurer pH-Wert herrscht, eingeschleust werden. {\"U}ber die {\"A}nderung des pH-Wertes in der Zelle soll der Wirkstoff freigesetzt werden und seine Wirkung entfalten k{\"o}nnen. Weiterhin wurde ein pH-labiles Linkersystem auf der Basis eines Hydrazons hergestellt. {\"U}ber das synthetisierte Hydrazinderivat k{\"o}nnen Wirkstoffe, die {\"u}ber eine Aldehyd- oder Ketonfunktion verf{\"u}gen angebunden werden und pH-labil in der Zelle freigesetzt werden. Zus{\"a}tzlich tr{\"a}gt der Nanodiamant ein kovalent angebundenes Targeting-Molek{\"u}l, welches eine verbesserte Adressierung der Wirkorte gew{\"a}hr¬leisten soll. Die Freisetzung wurde mittels UV-Vis-Spektroskopie detektiert und ausgewertet. Neben der spezifischen Funktionalisierung von Nanodiamant besitzt auch die Interaktion der Nanodiamantpartikel mit biologischen Medien eine besondere Bedeutung f{\"u}r zuk{\"u}nftige biomedizinische Anwendungen. Wenn die Partikeloberfl{\"a}che durch Proteinadsorption gegen{\"u}ber dem Wirkort abgeschirmt wird, so kann der angebundene Wirkstoff gegebenenfalls nicht freigesetzt werden und somit nicht seine Wirkung entfalten und bleibt letztlich ungenutzt. So war es von besonderem Interesse die Wechselwirkungen von Nanodiamant in Humanserum und auch weiteren physiologischen Medien zu untersuchen. Dabei wurden sowohl freie Nanodiamantpartikel als auch solche, die auf klinisch bereits eingesetzten Ger{\"u}stmaterialien im Bereich der Therapie großer Knochendefekte adsorbiert waren, untersucht. Auch wurden die Wechselwirkungen von Nanodiamant mit der physiologischen Umgebung untersucht, die zur Agglomeration der Nanopartikel f{\"u}hren k{\"o}nnen. Es wurde ein unter¬schiedliches Agglomerationsverhalten der Nanodiamanten in w{\"a}ssriger Umgebung verglichen mit Nanodiamanten in physiologischen Medien sowie deren Stabilit{\"a}t im Serum beobachtet. Durch die in dieser Arbeit vorgestellten Untersuchungen konnten wichtige Erkenntnisse zur Wechselwirkung verschieden pr{\"a}parierter und funktionalisierter Nanodiamanten mit physiologisch relevanten Umgebungen sowie zu stimuli-responsiven Wirkstofffreisetzung aus Nanodiamant-Konjugaten gewonnen werden. Zudem wurde mit der Untersuchung der angelagerten Proteine um Nanodiamant ein erster Schritt in Richtung eines umfassenden Verst{\"a}ndnisses der Wechselwirkung dieses Materials mit biologischen Umgebungen unternommen. Auch wenn diese Wechselwirkungen sehr komplex sind, so sind erste Aussagen bez{\"u}glich der Art der angelagerten Proteine m{\"o}glich. Erste Versuche der Stabilisierung von Nanodiamant in physiologischen Medien wurden ebenfalls erfolgreich durchgef{\"u}hrt und zeigen eine effiziente und einfache M{\"o}glichkeit, Nanodiamant in biologischen Medien vor der Agglomeration zu bewahren. Die im Rahmen dieser Arbeit gewonnen Erkenntnisse bez{\"u}glich mehrfacher Funktionalisierungsm{\"o}glichkeiten von Nanodiamant sowie dessen Stabilisierung in physiologischen Medien zeigen die breite Anwendungsm{\"o}glichkeit und das enorme Potential von Nanodiamant im Bereich medizinischer und biologischer Anwendungen auf.},
  subject      = {Nanopartikel},
  language  = {de}
}
@phdthesis{GonzalezLeal2014,
  author    = {Gonzalez-Leal, Iris Janet},
  title     = {Roles of cathepsins B and L in the Th1/Th2 polarization by dendritic cells},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-114397},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2014},
  abstract  = {Leishmaniasis is a neglected tropical disease that can be manifested through different clinical forms, ranging from cutaneous to visceral. The host response against Leishmania spp. is greatly dependent on T cell-mediated immunity, in which T helper 1 responses are associated with macrophage activation and elimination of the parasite, while regulatory T cells and T helper 2 responses are correlated with parasite survival and persistence of infection. Leishmania uses different virulence factors as strategies for evading the immune response of the host. One of them are cathepsin-like cysteine proteases, which are currently under extensive investigation as targets for drug development. Previous studies with inhibitors of cathepsins B and L in vivo revealed an outstanding modulation of the host T helper cell response. However, the mechanisms behind these observations were not further investigated. Given the urgent need for better treatments against leishmaniasis, the aim of this study was to investigate the effects that the lack of cathepsin B and L activity have on the signals that dendritic cells use to instruct T helper cell polarization in response to infection with Leishmania major. The cathepsin inhibitors tested showed low or no cytotoxicity in bone marrow-derived dendritic cells, and dendritic cells and macrophages could be generated from cathepsin B and cathepsin L-deficient mice without apparent alterations in their phenotype in comparison to wild-type controls. Furthermore, lack of cathepsin B and L activity showed no impact in the rate of promastigote processing by dendritic cells. Cathepsin B and cathepsin L-deficient macrophages showed no differences in parasite proliferation and capacity to produce nitric oxide in comparison to wild-type macrophages. In response to the parasite, dendritic cells treated with a cathepsin B inhibitor and dendritic cells from cathepsin B-deficient mice showed higher levels of expression of major histocompatibility complex (MHC) class II molecules than dimethyl sulfoxide (DMSO) or wild-type controls, but it was not accompanied by changes in the expression of costimulatory molecules. Wild-type dendritic cells and macrophages are not able to express the pro-inflammatory cytokine interleukin (IL)-12 in response to promastigotes. However, cells treated with a cathepsin B inhibitor or cells deficient for cathepsin B were able to express IL-12, whilethe expression of other cytokines -including IL-6 and tumor necrosis factor (TNF)-alpha-remained unchanged. These characteristics point towards a more "pro-Th1" profile of dendritic cells in the absence of cathepsin B. This data is the first report on IL-12 regulation depending on cathepsin B. The IL-12 up-regulation observed was already present at the transcriptional level. Furthermore, it was also present in macrophages and dendritic cells in response to LPS, and the latter had a higher capacity to induce T cell helper 1 polarization in vitro than wild-type dendritic cells. The activation of different signaling pathways was analyzed, but the up-regulation of IL-12 could not be attributed to modulation of nuclear factor-kappaB (NFkappaB), p38 mitogen activated protein kinase (MAPK) and extra-cellular signal-regulated kinase (ERK)1/2 pathways. Thus, the mechanism behind IL-12 regulation by cathepsin B remains to be elucidated, and the impact of these effects is yet to be confirmed in vivo. Altogether it is tempting to speculate that cathepsin B, in addition to its role in processing endocytosed material, is involved in the modulation of the pro-inflammatory cytokine IL-12.},
  subject      = {Leishmaniose},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Vogel2015,
  author    = {Vogel, Simon},
  title     = {Untersuchungen von Thiazolidindionen und verwandten F{\"u}nfringheterozyklen als Leitstruktur potenzieller Inhibitoren der Enoyl-ACP-Reduktase InhA des Mycobacterium tuberculosis},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-113792},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2015},
  abstract  = {Weltweit z{\"a}hlt die Tuberkulose zu den t{\"o}dlichsten und am weitesten verbreiteten Infektionskrankheiten. Missst{\"a}nde in der ohnehin komplexen Therapie einerseits und fehlende Entwicklung neuartiger ad{\"a}quater Wirkstoffe andererseits, f{\"u}hrten zur Entstehung von multi- und sogar total-resistenten Keimen. Der Haupterreger ist das Mycobacterium tuberculosis. Charakteristisch f{\"u}r Mykobakterien ist eine dicke und undurchl{\"a}ssige wachsartige Zellwand mit einem großen Anteil an bestimmten Fetts{\"a}uren. Die mykobakterielle Biosynthese dieser Fetts{\"a}uren unterscheidet sich stark von eukaryotischen Zellen. Die selektive Beeinflussung dieses Systems f{\"u}hrt zu nicht {\"u}berlebensf{\"a}higen Mykobakterien und stellt somit ein idealer Angriffspunkt f{\"u}r Arzneistoffe dar. Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Entwicklung neuartiger direkter Hemmstoffe von InhA, einem f{\"u}r den Zellwandaufbau des Mycobacterium tuberculosis essenziellem Enzym. Es wurden zwei photometrische gekoppelt-enzymatische Assay-Systeme im 96-Well-Format entwickelt, die sich das Absorptions- bzw. Fluoreszenzverhalten des Coenzyms NADH zu Nutze machen. Das hierzu ben{\"o}tigte Enzym InhA wurde {\"u}berexprimiert und aufgereinigt. Mehrere Synthesemethoden f{\"u}r das im Testverfahren verwendete Substrat 2-trans-Octenoyl-CoA (2toCoA) wurden etabliert. Die etablierten Assay-Systeme wurden mit Hilfe von Positivkontrollen validiert. Grundlegende Experimente zur Errichtung einer substratunabh{\"a}ngigen orthogonalen Methode mittels MST wurden get{\"a}tigt. Basierend auf den Ergebnissen eines in Vorarbeiten durchgef{\"u}hrten virtuellen Screenings wurden erste potenzielle Inhibitoren kommerziell erworben und getestet. Nachfolgend wurde mit der Synthese von Derivaten begonnen, welche auf iterativem Wege optimiert wurden (Testung - Docking - Synthese neuer Derivate). Hierdurch wurde eine umfassende Substanzbibliothek bestehend aus insgesamt 254 Verbindungen aufgebaut. Diese setzte sich aus unterschiedlich substituierten Thiazolidin-2,4-dionen- und Thiazolin-2-on-Derivaten, Derivaten der {\"a}hnlich strukturierten F{\"u}nfring-Heterozyklen Rhodanine, Thiohydantoine und Hydantoine und weiteren Strukturklassen bestehend aus Biphenylether-, Pyrrolidoncarboxamid-, Pyridon- und Sulfonamid-Derivaten zusammen. Die Verbindungen wurden entweder selbst synthetisiert, kommerziell erworben oder von Kooperationspartnern bezogen. Neben der Etablierung zuverl{\"a}ssiger und effizienter Syntheserouten stand hierbei ebenso die strukturelle Aufkl{\"a}rung der stereochemischen Verh{\"a}ltnisse der Produkte im Mittelpunkt. Die Verbindungen der aufgebauten Substanzbibliothek wurden mit dem etablierten InhA-Testsystem auf ihre inhibitorischen Eigenschaften gegen{\"u}ber InhA untersucht. Soweit m{\"o}glich wurden Struktur-Aktivit{\"a}tsbeziehungen abgeleitet. Insbesondere einige disubstituierte Thiazolidindione zeigten eine schwache Hemmung von bis zu 25 \%. Die zur Aufkl{\"a}rung des Inhibitionsmechanismus durchgef{\"u}hrten Experimente deuten auf eine unkompetitive Hemmung hin. Bei den direkten Testungen an Mykobakterien konnten die inhibitorischen Eigenschaften hingegen nicht best{\"a}tigt werden. Weiterhin wurden Testungen an Cystein- und Serin-Proteasen von Erregern anderer Infektionskrankheiten durchgef{\"u}hrt. Das Thiazolinon SV102 wurde hierbei als nicht-kompetitiver Hemmstoff von Cathepsin B mit einem Ki-Wert von 1.3 µM identifiziert. Die Synthese und Testung weiterer Thiazolin-2-on-Derivate sowie Cokristallisationsversuche mit Cathepsin B sind somit in Betracht zu ziehen. Die getesteten Thiazolidindion-Derivate der Substanzbibliothek zeigten hierbei mittelstarke bis gute Hemmeigenschaften, die ebenfalls an den Erregern beobachtbar waren. Relativiert werden diese vielversprechenden Ergebnisse allerdings durch eine ebenfalls zu beobachtende Zytotoxizit{\"a}t. Weiterhin konnte eine antibakterielle Wirkung der untersuchten Verbindungen in zellul{\"a}ren Assay-Systemen nicht gezeigt werden. Abschließend wurde die Eignung der Thiazolidindione und verwandter F{\"u}nfringheterozyklen als Leitstruktur f{\"u}r potenzielle InhA-Inhibitoren, aber auch die Eignung dieser Verbindungsklasse als potenzielle Leitstruktur per se diskutiert.},
  subject      = {Thiazolidindione},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Matz2013,
  author    = {Matz, Ferdinand},
  title     = {Entwicklung von vif-Elongin-C-Interaktionsinhibitoren als neuartige HIV-Therapeutika},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-97869},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2013},
  abstract  = {Weltweit sind {\"u}ber 34 Millionen Menschen mit dem HI-Virus infiziert, t{\"a}glich steigt die Zahl weiter an. Es liegt auf der Hand, dass die Forschung zur Bek{\"a}mpfung der Replikation des Virus stetig weiter gef{\"u}hrt werden muss. In dieser Arbeit wurden die Grundlagen f{\"u}r einen neuartigen HIV-Therapieansatz geschaffen. Dabei steht nicht die Hemmung von Replikations-essentiellen Enzymen wie Protease, Reverse Transkriptase oder Integrase im Vordergrund, sondern die Aufrechterhaltung des humanen retroviralen Schutzes. Durch Hemmung der vif-Elongin-C-Interaktion mit Elongin-C-Inhibitoren bleibt der Organismus in der Lage, sich mithilfe von APOBEC3G auf nat{\"u}rlichem Wege vor dem HI-Virus zu sch{\"u}tzen, unabh{\"a}ngig von viralen Mutationen. Aufgrund der Tatsachen, dass die Kristallstruktur von Elongin-C und der Bindemodus von vif in der essentiellen Bindetasche des Proteins aufgekl{\"a}rt sind, konnten durch Docking-Berechnungen in der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Christoph Sotriffer in-silico Substanzen bestimmt werden, die theoretisch mit hoher Affinit{\"a}t in die Bindetasche binden und so vif aus dieser verdr{\"a}ngen. Basierend auf diesen Docking-Studien wurden im Rahmen dieser Arbeit ca. 50 potentielle Inhibitoren synthetisiert und weitere 27 Substanzen kommerziell erworben. Diese wurden anschließend zum gr{\"o}ßten Teil in der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Axel Rethwilm in einer zellul{\"a}ren Testvariante auf Hemmung des APOBEC3G-Abbaus getestet. Dabei erwies sich die Substanz A19 (FM329, Abb. 7.1) als sehr effektiv. Zur Best{\"a}tigung dieses Testergebnisses wurde A19 weiterhin in der Arbeitsgruppe von PD Dr. Jochen Bodem auf Hemmung der Replikation der Viren untersucht. Auch hier hemmt A19 die Replikation des Virus bei einer Konzentration von 30 µM zu 100\%. Da allerdings die Hemmung des Abbaus von APOBEC3G bzw. der Replikation des Virus kein Nachweis auf die tats{\"a}chliche postulierte Interaktion zwischen dem Inhibitor und der Bindetasche des Proteins ist, wurde im weiteren Verlauf versucht diese Interaktion nachzuweisen. Dazu wurde zun{\"a}chst unter Anleitung von Mitarbeitern des Arbeitskreises von Prof. Dr. Caroline Kisker das Targetprotein exprimiert und isoliert. Damit konnten erste Versuche zur Bindungsaufkl{\"a}rung durchgef{\"u}hrt werden. Diese beliefen sich auf Mikrokalorimetrie-Experimente und Surface-Plasmon-Resonance Untersuchungen. Erste Indizien f{\"u}r eine Wechselwirkung zwischen dem Inhibitor und dem Protein konnten damit bereits ermittelt werden, ein eindeutig positives Ergebnis wurde allerdings noch nicht erzielt.},
  subject      = {HIV},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Schneider2014,
  author    = {Schneider, Magdalena},
  title     = {Synthese, Radiomarkierung und biochemische sowie pr{\"a}klinische Evaluierung neuer Aminopeptidase N- und Fibroblasten-Aktivierungs-Protein alpha- affiner Verbindungen f{\"u}r die molekulare Bildgebung mittels Positronen-Emissions-Tomographie},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-102562},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2014},
  abstract  = {Nach einem Myokardinfarkt setzen Wundheilungsprozesse ein, um die Durchblutung wieder herzustellen und nekrotisches Muskelgewebe durch Narbengewebe zu ersetzen. Die Einsprossung neuer Kapillaren vom bestehenden Gef{\"a}ßnetz aus wird als Angiogenese bezeichnet. Das dabei vermehrt exprimierte proteolytische Enzym Aminopeptidase N (APN) spielt eine entscheidende Rolle bei der Einsprossung von Endothelzellen. Beim kardialen Remodeling werden abgestorbene Myozyten mithilfe der Einwanderung von Fibroblasten durch Binde- oder St{\"u}tzgewebe ersetzt, dabei {\"u}bernimmt das Fibroblasten-Aktivierungs-Protein alpha (FAP) Aufgaben bei der Proliferation und Fortbewegung von Fibroblasten. Durch ihre erh{\"o}hte Expression bei den Wundheilungs- und Remodelingprozessen nach einem Herzinfarkt stellen die Metalloprotease APN und die Serinprotease FAP molekulare Targets f{\"u}r die Diagnostik und Therapie dar. Als Diagnosemethode besonders geeignet ist die Positronen-Emissions-Tomographie (PET), die es erm{\"o}glicht, biochemische Prozesse in Echtzeit im zu untersuchenden Organismus zu visualisieren und zu quantifizieren. Eine als Radiopharmakon oder Tracer bezeichnete biochemische Sonde kann im Falle eines Enzyms dessen radioaktiv markiertes Substrat oder ein Inhibitor sein. Ziel dieser Arbeit war es, spezifische APN- und FAP-affine Tracer f{\"u}r die nicht-invasive Untersuchung der APN- und FAP-Expression mittels PET zu entwickeln und dadurch die Rolle von APN und FAP bei Remodelingprozessen nach Myokardinfarkt besser verstehen bzw. kl{\"a}ren zu k{\"o}nnen. Um die Protease APN mittels PET zu untersuchen, wurden die f{\"u}r APN affine Verbindung NOTA-NGR (Komplexbildner + cyclisches Peptid inkl. Asparagin-Glycin-Arginin) mit dem Positronen-emittierenden Nuklid Gallium-68 (68Ga) markiert. Das Potential von 68Ga-NOTA-NGR als PET-Tracer wurde in vivo am Infarktmodell mittels Kleintier-PET untersucht und mit 68Ga-NOTA-RGD, einem zur Visualisierung des neo-angiogenetischen alphavbeta3-Integrins etablierten Tracer, verglichen. Untersuchungen ergaben, dass 68Ga-NOTA-NGR einen vielversprechenden neuen PET-Tracer f{\"u}r die Visualisierung und Quantifizierung der APN-Expression im Rahmen der Angiogenese nach einem Myokardinfarkt darstellt. 68Ga-NOTA-NGR zeigte eine erh{\"o}hte Aufnahme im Bereich des Myokardinfarkts im Sinne einer vermehrten Angiogenese. Die Aufnahme des Tracers in infarzierten Arealen war quantitativ h{\"o}her als in der Untersuchung mit 68Ga-NOTA-RGD. In Autoradiographie-Experimenten wurde 68Ga-NOTA-NGR ex vivo untersucht. Die Akkumulation von 68Ga-NOTA-NGR im isch{\"a}mischen Bereich war deutlich h{\"o}her als im gesunden Myokard. Der Nachweis der unterschiedlichen Bereiche des Herzens erfolgte mit HE-F{\"a}rbung. Die Expression von APN wurde immunohistochemisch mittels spezifischer Antik{\"o}rper best{\"a}tigt. Zum Vergleich wurden ebenso einige andere an der Angiogenese beteiligte Faktoren untersucht. APN stellte sich auch hier als geeignetes Target zum Nachweis der Angiogenese heraus. Um die Protease FAP mittels PET zu untersuchen, wurden eine Reihe peptidomimetischer Inhibitoren, die die Erkennungssequenz Glycin-Prolin mit einer Carbonitril-Gruppe als elektrophiler Einheit zur kovalent-reversiblen Hemmung des Enzyms enthalten, entwickelt. Ausgehend vom N-Acetylglycin-pyrrolidin-(2S)-carbonitril als Leitstruktur wurden Inhibitoren und Vorstufen zur Radiomarkierung inkl. verschieden substituierter Benzoes{\"a}uren dargestellt. Zus{\"a}tzlich wurden noch bereits bekannte Inhibitoren synthetisiert, die zum Vergleich in den Enzymassays dienten. Drei Verbindungen zeigten gute inhibitorische Wirkung an FAP und außerdem Selektivit{\"a}t gegen{\"u}ber DPP IV. Keine der entwickelten Verbindungen zeigte einen KI-Wert im nanomolaren Bereich, erforderlich f{\"u}r einen potentiellen Tracer zur in-vivo-Visualisierung einer Enzymexpression mittels PET. Um die Inhibitoren mit der besten Hemmung an FAP zum PET-Tracer weiterzuentwickeln, mussten sie mit einem Positronenemitter markiert werden. Die Markierung erfolgte {\"u}ber Isotopenaustausch, bei dem nicht-radioaktives Iod am aromatischen Ring des Precursors durch das radioaktive Iod-124 (124I) substituiert wurde. Es konnten dadurch die radioiodierten Verbindungen 1-(2-[124I]Iodhippurs{\"a}ure)-pyrrolidin-(2S)-carbonitril und 1-(4-[124I]Iod-hippurs{\"a}ure)-pyrrolidin-(2S)-carbonitril synthetisiert werden. Trotz der relativ niedrigen Affinit{\"a}t f{\"u}r FAP wurde das neue 1-(2-[124I]Iodhippurs{\"a}ure)-pyrrolidin-(2S)-carbonitril in Ratten am Infarktmodell mittels Kleintier-PET getestet. Die Lage der isch{\"a}mischen Zone wurde im Anschluss durch HE-F{\"a}rbung bestimmt. In vivo zeigte sich eine nur sehr geringe Aufnahme des Radiopharmakons in der isch{\"a}mischen Zone des Myokards. Damit ist 1-(2-[124I]Iod-hippurs{\"a}ure)-pyrrolidin-(2S)-carbonitril kein f{\"u}r den gew{\"u}nschten Zweck geeigneter PET-Tracer. Nichtsdestotrotz war der Ansatz vielversprechend und es wurde zum ersten Mal ein PET-Tracer dieser Art zur Untersuchung des FAP im Myokardinfarkt hergestellt.},
  subject      = {Positronen-Emissions-Tomographie},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Schad2013,
  author    = {Schad, Caroline},
  title     = {Synthese und Testung neuartiger peptidomimetischer, selektiver Inhibitoren parasit{\"a}rer Cystein-Proteasen},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-90973},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2013},
  abstract  = {Parasit{\"a}re Protozoen wie Leishmanien, Trypanosomen und Plasmodien weisen eine Vielzahl von Cystein-Proteasen der Papainfalimilie (CAC1) auf, welche als Pathogenit{\"a}ts- und Virulenzfaktoren identifiziert werden konnten. Die aktuell eingesetzten Medikamente zur Behandlung der von diesen Parasiten hervorgerufenen Infektionskrankheiten (Leishmaniose, Afrikanische Schlafkrankheit, Chagas-Krankheit, Malaria) sind aufgrund von Nebenwirkungen, hohen Kosten und sich entwickelnden Resistenzen suboptimal. Die parasit{\"a}ren Cystein-Proteasen stellen daher potentielle Targets zur Entwicklung neuer Therapieans{\"a}tze dar. Das angestrebte Ergebnis der Entwicklung ist es, selektive Inhibitoren der parasit{\"a}ren Proteasen zu entwickeln, w{\"a}hrend die Wirt-Proteasen unbeeinflusst bleiben. Ziel der vorliegenden Arbeit war die Optimierung der literaturbekannten Aziridin-2,3-dicarboxylat-basierten Inhibitoren RV122C (Boc-(S)-Leu-(R)-Pro-(S,S)-Azi(OBn)2) und RV212C (Boc-(R)-Leu-(S)-Pro-(S,S)-Azi(OBn)2) sowie des Michael-Akzeptor-basierten Inhibitors 16a (Boc-(S)-Phg-(S)-vGln(Trt)-OEt) hinsichtlich ihrer selektiven inhibitorischen Aktivit{\"a}t an parasit{\"a}ren Cystein-Proteasen. Bei allen synthetisierten Verbindungen handelt es sich um potenziell irreversible, kovalente und kompetitive Inhibitoren. Der Aziridinring und das Michael-System stellen elektrophile Bausteine dar, die von dem nucleophilen Thiolatrest des aktiven Zentrums einer Cystein-Protease angegriffen werden und in der irreversiblen Alkylierung des aktiven Zentrums resultieren. Die Testung der synthetisierten Verbindungen erfolgte mittels fluorimetrischer und photometrischer Enzymassays. Zur Evaluierung der biologischen Aktivit{\"a}ten wurden ggf. weitere biologische Testungen durchgef{\"u}hrt. Die Leitstrukturen RV122C und RV212C der Aziridinylpeptide wurden als Inhibitoren von Proteasen der Cathepsin-L-Subfamilie identifiziert. Eine zweite Serie von Stereo- und Konstitutionsisomeren von RV122C und RV212C brachte ein Derivat hervor, CS09 (Boc-(S)-Leu-(R)-Pro-(R,R)-Azi(OBn)2), welches selektive Inhibition von parasit{\"a}ren Cystein-Proteasen aufwies, ohne humanes Cathepsin L zu hemmen. Neben leishmanizider Aktivit{\"a}t weisen sowohl RV122C und RV212C als auch CS09 keine Toxizit{\"a}t an den eingesetzten Zelllinien auf. Daher erfolgte die Fokussierung auf Untersuchungen in Leishmania major zur detaillierten Aufkl{\"a}rung zellul{\"a}rer Effekte in vitro und in vivo. Der ausgel{\"o}ste Zelltot wurde als Apoptose-{\"a}hnlich charakterisiert, welcher durch unvollst{\"a}ndige Verdaunung in Lysosom-{\"a}hnlichen Vakuolen hervorgerufen wurde. In-vivo-Untersuchungen im Mausmodell zeigten, dass es das Ziel sein muss, Inhibitoren mit Selektivit{\"a}t insbesondere f{\"u}r die Cathepsin-B-{\"a}hnliche LmajcatB zu entwickeln. Ausgehend von CS09 als neue Leitstuktur wurden verschiedene Variationen zur Strukturoptimierung vorgenommen, um im Anschluss Struktur-Wirkungs-Beziehungen ableiten zu k{\"o}nnen. Die Synthese erfolgte mittels Fragmentkupplung der zuvor stereoselektiv dargestellten Aziridin-Bausteine und der durch Standard-Peptidkupplungsreagenzien erhaltenen Aminos{\"a}ure/Peptidbausteine. Die N-Acylierung wurde mittels des Kupplungsreagenzes PPA optimiert. Schließlich wurden die Verbindungen an den Cystein-Proteasen Cathepsin L, Cathepsin B, Cathepsin K, Cathepsin S, LmCPB2.8, LmajcatB, Rhodesain, Cruzain und Falcipain-2 auf ihre inhibitorische Aktivit{\"a}t getestet. Weiterhin wurden die Verbindungen im Rahmen der interdisziplin{\"a}ren Zusammenarbeit innerhalb des Sonderforschungsbereichs 630 auf ihre antiparasit{\"a}re Aktivit{\"a}t an Leishmanien, Trypanosomen und Plasmodien sowie auf ihre Cytotoxizit{\"a}t an der Makrophagenzelllinie J774.1 getestet. Vertreter dieser Serie erwiesen sich, ebenso wie CS09, als selektive Inhibitoren parasit{\"a}rer, Cathepsin-L-{\"a}hnlicher Proteasen (LmCPB2.8, Rhodesain, Cruzain) und der Cathepsin-B-{\"a}hnlichen Protease (LmajcatB). Sehr gute Hemmung der Cathepsin-L-{\"a}hnlichen Protease LmCPB2.8 riefen Stereo- und Konstitutionsisomere von CS09 hervor, als auch Derivate, bei denen der Leucinrest gegen andere lipophile Reste mit {\"a}hnlichem oder gr{\"o}ßerem sterischen Anspruch substituiert ist. Die beste Inhibition des Cathepsin-B-{\"a}hnlichen Enzyms erfolgte durch Konstitutionsisomere von CS09 und durch Aziridinylpeptide, deren Prolinrest gegen einen Ornithin- oder einen Argininrest ersetzt wurde. Besonders hervor sticht CS25 (Boc-(S)-Ile-(R)-Pro-(R,R)-Azi(OBn)2), sich auszeichnend durch selektive Inhibition der LmajcatB (neben Cathepsin S) bei sehr guter leishmanizider Aktivit{\"a}t. Auch zeigen einige Vertreter selektive Hemmung von Rhodesain und/oder Cruzain. Mithilfe eines synthetisierten Aziridinylpeptids, welches bromierte Benzylesterreste tr{\"a}gt und sehr gute Hemmeigenschaften an parasit{\"a}ren Cystein-Proteasen aufweist (CS38), sollte die Kristallisation mit Rhodesain erfolgen, um die erste R{\"o}ntgenstruktur eines Enzym-Aziridin-Inhibitor-Komplexes zu erhalten. Dieses Ziel konnte jedoch nicht realisiert werden. Aufgrund fehlender R{\"o}ntgenstrukturen von Enzym-Inhibitor-Komplexen ist die Bindung der synthetisierten Inhibitoren noch immer spekulativ. Dockingstudien an Cruzain schlagen verschiedene Bindemodi vor, bei denen zwei von drei lipophilen Resten die hydrophoben S2- und S1´-Bindungstaschen adressieren. Die Mehrzahl der Aziridin-basierten Verbindungen konnte als leishmanizide und/oder trypanozide Verbindungen identifiziert werden. Mithilfe eines Biotin-markierten Derivats von RV122C (CS39) konnte durch active-site labeling nachgewiesen werden, dass Cystein-Proteasen von L.-major-Promastigoten die Targets des Inhibitors sind. Active-site-labeling und Untersuchungen durch Fluoreszenzaktivit{\"a}tsassays mit L.-major-Promastigotenlysaten machten deutlich, dass bei Einsatz von RV122C und RV212C Cathepsin-B-{\"a}hnliche Proteasen beeinflusst werden. CS09 wies einen anderen Wirkmechanismus - {\"a}hnlich dem von E-64 - auf, wie Fluoreszenzaktivit{\"a}tsassays zeigten. Hinsichtlich der Aufkl{\"a}rung dieser zellul{\"a}ren Effekte und zur Identifizierung weiterer m{\"o}glicher Targets wurde ein Fluoreszenzfarbstoff-markierter Aziridin-Inhibitor (CS40) dargestellt. CS40 wies hervorragende Hemmeigenschaften an den isolierten Enzymen auf, war jedoch f{\"u}r In-vitro-Untersuchungen ungeeignet, da weder leishmanizide noch trypanozide Aktivit{\"a}t vorlagen. Durch antiplasmodiale Wirkung ist CS40 lediglich zu In-vitro-Studien an Plasmodien einsetzbar. F{\"u}r In-vitro-Studien wurde zur Aufkl{\"a}rung des Wirkmechanismus der Aziridin-2,3-dicarboxylat-basierten Inhibitoren der literaturbekannte, f{\"u}r Cathepsin-L-{\"a}hnliche Enzyme selektive, Epoxid-basierte Standardinhibitor CLIK-148 als Vergleichssubstanz dargestellt. Zum Beweis der Inaktivit{\"a}t des Diastereomers von CLIK-148 mit (R,R)-konfiguriertem Epoxidring wurde zudem das Derivat CS41 synthetisiert. Die Synthese hierzu erfolgte zun{\"a}chst {\"u}ber die stereoselektive Darstellung der trans-konfigurierten Diethyloxiran-2,3-dicarboxylate, die nach Verseifung der Ethylesterfunktionen mittels Peptidkupplungsreagezien mit den entsprechenden Aminen gekuppelt wurden. Zur Ableitung der Struktur-Wirkungs-Beziehung von Michael-Akzeptor-basierten Verbindungen wurde die Leitstruktur 16a durch Variation der Konfigurationen sowie durch Substitution der Trityl-Schutzgruppe der Glutaminseitenkette durch sterisch weniger anspruchsvolle Schutzgruppen ver{\"a}ndert. Die Synthese erfolgte ausgehend von der Darstellung des entsprechenden Dipeptids mit Methylesterschutzgruppen. Ausgehend davon wurden die Methylesterreste entweder mit DIBAL zum entsprechenden Aldehyd reduziert oder aus Gr{\"u}nden der Praktikabilit{\"a}t zum entsprechenden Alkohol reduziert, um anschließend in einer Swern-Oxidation den Aldehyd zu liefern. Die Aldehyde wurden im finalen Schritt in einer Masamune-Reaktion mit Triethylphosphonoacetat zu den vinylogen Dipeptidestern umgesetzt. Die Stereoisomere CS42 und CS43 mit Tritylresten an der Glutaminseitenkette sind unspezifische, starke Inhibitoren humaner und parasit{\"a}rer Enzyme. In vitro zeigten sie starke Hemmung des Parasiten-Wachstums als auch Cytotoxizit{\"a}t an Makrophagen. Die Verbindungen ohne Tritylrest (CS44, CS45) erwiesen sich weder als Proteaseinhibitoren, noch in vitro als wirksam. Ferner wurden mit den synthetisierten Verbindungen in interdisziplin{\"a}ren Kooperationen weitere biologische Testungen durchgef{\"u}hrt. In Selektivit{\"a}tsstudien an den Aspartat-Proteasen Plasmepsin II und IV erwiesen sich die getesteten trans-konfigurierten Aziridin-basierten Inhibitoren als inaktiv, w{\"a}hrend die Leitstruktur der Michael-Akzeptor-basierten Inhibitoren 16a sowie deren Distereomer CS42 (= 16b) als Inhibitoren von Plasmepsin IV identifiziert werden konnten. Weder in Testungen an Plasmodium berghei infizierten humanen Hepatomzellen in Leberstadien, noch im Blut-Hirn-Schrankenmodell einer Trypanosoma-brucei-gambiense-Infektion sowie im In-vitro-Screening an Trichomonas vaginalis zeigten die jeweils getesteten Verbindungen Aktivit{\"a}t. Allein die Aziridin-2,3-dicarboxylat-basierten Cystein-Protease-Inhibitoren wiesen Wirksamkeit bez{\"u}glich des Wachstums von Schistosoma mansoni auf. In einem visuellen Ph{\"a}notyp-Screening inhibierte eine Vielzahl der getesteten Verbidungen das Wachstum der jungen Form (Schistosomula), im zweiten Schritts des In-vitro-Screenings zeigte sich jedoch keine Verbindung aktiv an der adulten Form (Schistosomen) des Parasiten.},
  subject      = {Proteaseinhibitor},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Waag2013,
  author    = {Waag, Thilo},
  title     = {Funktionalisierung von Nanodiamanten f{\"u}r Wirkstofftransport und Knochenersatzmaterialien},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-94597},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2013},
  abstract  = {Ziel der vorliegenden Arbeit ist das Design, die Synthese und das anschließende Testen von Nanodiamant-Wirkstoff-Konjugaten. Daf{\"u}r m{\"u}ssen zun{\"a}chst Nanodiamanten mit geeigneten Linkersystemen funktionalisiert werden, um anschließend verschiedene pharmazeutische Wirkstoffe auf der Diamantoberfl{\"a}che zu immobilisieren. Die Wirksamkeit der so angebundenen Inhibitoren auf die verschiedenen Erreger muss anschließend in vitro und in vivo getestet werden. Auch die Art der Aufnahme der Nanodiamanten in die verschiedenen Zellen muss untersucht werden. Dazu sollen Fluoreszenzfarbstoffe, wie z.B. Oregon Green 488, auf der Diamantoberfl{\"a}che immobilisiert werden.},
  subject      = {Diamant},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Narkhede2018,
  author    = {Narkhede, Yogesh},
  title     = {In silico structure-based optimisation of pyrrolidine carboxamides as Mycobacterium tuberculosis enoyl-ACP reductase inhibitors},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-152468},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2018},
  abstract  = {The high infection rates and recent emergence of extremely drug resistant forms of Mycobacterium tuberculosis pose a significant challenge for global health. The NADH- dependent enoyl-ACP-reductase InhA of the type II mycobacterial fatty acid biosynthesis pathway is a well-validated target for inhibiting mycobacterial growth. InhA has been shown to be inhibited by a variety of compound series. Prominent classes of InhA inhibitors from literature include diaryl ethers, pyrrolidine carboxamides and arylamides which can be subjected to further development. Despite the progress in this area, very few compounds are in clinical development phase. The present work involves a detailed computational investigation of the binding modes and structure-based optimisation of pyrrolidine carboxamides as InhA inhibitors. With substituents of widely varying bulkiness, the pyrrolidine carboxamide dataset presented a challenge for prediction of binding mode as well as affinity. Using advanced docking protocols and in-house developed pose selection procedures, the binding modes of 44 compounds were predicted. The poses from docking were used in short molecular dynamics (MD) simulations to ascertain the dominant binding conformations for the bulkier members of the series. Subsequently, an activity-based classification strategy could be developed to circumvent the affinity prediction problems observed with this dataset. The prominent motions of the bound ligand and the active site residues were then ascertained using Essential Dynamics (ED). The information from ED and literature was subsequently used to design a total of 20 compounds that were subjected to extensive in-silico evaluations. Finally, the molecular determinants of rapid-reversible binding of pyrrolidine carboxamides were investigated using long MD simulations.},
  subject      = {Tuberkelbakterium},
  language  = {en}
}