Luonnonaineiden kemiallinen muokkaus lääkeaineiksi ja abietiinihappojohdannaisten biologisen aktiivisuuden tutkiminen
| Title: | Luonnonaineiden kemiallinen muokkaus lääkeaineiksi ja abietiinihappojohdannaisten biologisen aktiivisuuden tutkiminen |
| Author(s): | Tuhkalainen, Juho |
| Contributor: | University of Helsinki, Faculty of Pharmacy |
| Discipline: | Pharmacognosy |
| Language: | Finnish |
| Acceptance year: | 2012 |
| Abstract: |
Natural products have been used as medicines for thousands of years. Of the drugs on the market today a significant proportion are natural products or natural product derivatives. Natural products can be enhanced by the means of chemical modification. Modification of a natural product may result in lesser toxicity, greater efficacy or better chemical stability. Different ways to modify a natural product are represented in the literature review using approved drugs as examples.
Biological screening is an important part of a modern drug discovery process. Libraries containing synthetic molecules or natural products can be screened. The literature review discusses different types of natural product libraries and how they differ from synthetic libraries. Natural product libraries are smaller and more laborious to screen compared with synthetic libraries. Natural product libraries contain more hits in proportion of total compounds because natural products have activity in biological systems more often than synthetic molecules. A remarkable part of antibiotics and anti-cancer agents are derived from nature. A need for especially new antibiotics will be notable in the future due to resistant microbial strains and the need can be met with natural product research.
The object of the experimental part was to evaluate the bioactivity of eleven synthetic abietic acid derivatives. Antimicrobial activity of the compounds was determined againts six human pathogens which were S.aureus, E.coli, P.aeruginosa, E. aerogenes, E. faecalis and Candida albicans. Cytotoxicity testing on the compounds was performed using mammalian cell lines CaCo-2 and Huh-7. Compounds were tested for albumin binding using bovine serum albumin. The effect of bovine serum albumin on the antimicrobial effect of compounds was studied. Spectrophotometric studies on compound-albumin complexes were carried out using fluorescence and UV absorbance measurement techniques.
A primary antimicrobial screening was performed with all the compounds. Minimum inhibitory concentration (MIC) values were determined for compounds that showed antimicrobial activity in the primary screening. Cytotoxicity testing was carried out with all the compounds. Albumin binding was studied only on compounds that showed activity in the antimicrobial screening. Some of the compounds were noticed to have antimicrobial activity against the studied gram-positive bacteria and yeast Candida albicans. Antimicrobially active compounds were noticed to bind to albumin and have cytotoxic effects.
Luonnosta peräisin olevia aineita on käytetty lääkkeinä vuosituhansia. Nykypäivänä markkinoilla olevista lääkkeistä on merkittävä osa luonnonaineita tai luonnonainejohdannaisia. Luonnonaineita voidaan parannella kemiallisen muokkauksen avulla. Muokkaamalla voidaan esimerkiksi vähentää luonnonaineen toksisuutta, parantaa tehoa tai lisätä kemiallista vakautta. Kirjallisuuskatsauksen esimerkkilääkeaineiden avulla on esitelty erilaisia tapoja luonnonaineiden muokkaamiseksi.
Biologisen aktiivisuuden seulonta on tärkeässä roolissa nykypäivän lääkekehityksessä. Seulottavaksi voidaan valita synteettisiä tai luonnonaineita sisältäviä yhdistekirjastoja. Kirjallisuuskatsauksessa on käyty läpi erityyppisiä luonnonainekirjastoja ja vertailtu näiden eroja synteettisiin yhdistekirjastoihin. Luonnonainekirjastot ovat synteettisiä kirjastoja pienempiä ja työläämpiä seuloa. Luonnonainekirjastoista saadaan yhdistemäärään nähden enemmän osumia, koska luonnosta peräisin olevilla yhdisteillä on synteettisiä yhdisteitä useammin aktiiviisuutta biologisissa systeemeissä. Antibiooteista ja syöpälääkkeistä huomattavan moni on peräisin luonnosta tai muokattu luonnonaineesta. Erityisesti uusien antibioottien tarve tulee mikrobien resistenssin kehittyessä olemaan tulevaisuudessa suuri, mikä puoltaa luonnonaineita lääkekehityksen tutkimuskohteena.
Kokeellisen työn tarkoituksena oli tutkia yhdentoista abietiinihaposta muokkaamalla syntetisoidun yhdisteen biologista aktiiviisuutta. Yhdisteiden antimikrobisia ominaisuuksia tutkittiin kuutta eri ihmisen patogeeniä vastaan, jotka olivat Staphylococcus aureus, Eschericia coli, Pseudomonas aeruginosa, Enterobacter aerogenes, Enterococcus faecalis ja Candida albicans. Yhdisteiden sytotoksisuutta tutkittiin CaCo-2- ja Huh-7-solulinjoilla. Yhdisteillä tehtiin sitoutumiskokeita albumiiniin, joissa tarkasteltiin naudan seerumin albumiinin vaikutusta yhdisteiden antimikrobiseen tehoon ja mitattiin spektrofotometrisesti yhdiste-albumiinikompleksin syntymisen aikaansaamia muutoksia fluoresenssissa ja UVabsorbanssissa.
Kaikille tutkittaville yhdisteille suoritettiin primaariseulonta patogeeneja vastaan. Antimikrobista aktiivisuutta osoittaneilta yhdisteiltä määritettiin pienin kasvua estävä pitoisuus (engl. minimum inhibitory concentration, MIC). Sytotoksisuuskokeet suoritettiin kaikille yhdisteille. Albumiiniin sitoutumista tutkittiin vain yhdisteillä, jotka olivat olleet aktiivisia antimikrobisuuskokeissa. Havaittiin, että osalla tutkittavista yhdisteistä on antimikrobista vaikutusta tutkittuihin gram-positiiviisiin bakteereihin sekä Candida albicansiin. Aktiivisten yhdisteiden havaittiin myös sitoutuvan albumiiniin ja osoittavan sytotoksisuutta.
|
| Keyword(s): | antimicrobial screening abietic acid albumin natural product chemical modification antimikrobiseulonta abietiinihappo albumiini luonnonaine kemiallinen muokkaus |
Files in this item
| Files | Size | Format | View |
|---|---|---|---|
| Gradu_Juho_Tuhkalainen.pdf | 847.9Kb |
This item appears in the following Collection(s)
-
Faculty of Pharmacy [524]