Worldwide, malaria is one of the deadliest diseases. In 2016 it sickened 216 million people and caused 445,000 deaths. In order to control the spread of this deadly diseases to human, we can either target the mosquito vector (Anopheles gambiae) or the parasite (Plasmodium falciparum). Due to recent emergence of resistance to current insecticides and antimalarial drugs there is a pressing need to discover and develop new agents that engage new targets in these organisms. To circumvent the effect of resistance to pyrethroid insecticides on the efficacy of insecticide treated nets (ITNs), the use of acetylcholinesterase (AChE) inhibitors on ITNs has drawn attention. In the first project, we explored a small library of γ- substituted oxoisoxazole- 2(3H)-carboxamides and isoxazol-3-yl carbamates, and nitriles as AChE inhibitors targeting wild- type (G3) and resistant (Akron) An. gambiae mosquito. In total 23 compounds were synthesized and evaluated. Both carbamates and carboximides with a 2-cyclopropylethyl side chain (1-87a and 1-88a) were extremely toxic to Akron mosquitos, yet these compounds did not exhibit appreciable selectivity between human and An. gambiae AChE. Unfortunately, none of the nitriles showed appreciable toxicity to G3 strain of the mosquitoes, nor did they inhibit An. gambiae AChE. In the second project, conducted in collaboration with Professor Michael Klemba, we focused on the mode of action of an established antimalarial drug, Mefloquine (MQ). Dr. Klemba's recently developed amino acid efflux assay was used to determine the effect of MQ and its open-ring analogs on hemoglobin endocytosis and catabolism in P. falciparum-infected erythrocytes. In total 26 MQ analogs were synthesized and 18 were studied in depth to determine their potency to inhibit leucine (Leu) efflux and parasite growth (SYBR Green). An excellent correlation (R² = 0.98) over nearly 4 log units was seen for these 18 compounds in the two assays. These data are consistent with the hypothesis that the antimalarial action of these compounds principally derives from inhibition of hemoglobin endocytosis. After this observation, a number of photo-affinity probes were designed and synthesized in hopes of isolating the molecular target of MQ. These analogs are currently being used by Dr. Klemba in pull-down experiments. In the third project, conducted in collaboration with Professor Belen Cassera, we sought to optimize a new antimalarial drug lead that would circumvent current resistance mechanisms. In Plasmodium parasites, the methylerythritol phosphate (MEP) pathway is known to be essential for its growth. This pathway is absent in humans, presenting the opportunity to develop potentially safe and effective therapeutic candidates. Previous work in the Cassera and Carlier lab had established that MMV008138 was the only compound in the Malaria Box that targeted the MEP pathway and that it was (1R,3S)-configured. My research expanded previous efforts in the Carlier group and produced synthesis of 73 analogs of MMV008138 (3-21a'1) that were tested for growth inhibition. These analogs featured variation at the A-, B-, C- and D-ring. In the process, a novel Pictet-Spengler ring expansion reaction of ortho-substituted acetphenones was discovered. The ring-expanded products were identified by means of 1D and 2D NMR experiments, HRMS, and X-ray crystallography. Among the 73 analogs prepared, four compounds showed similar growth inhibition potency to the lead 3-21a'1. In particular, the methoxyamide 3-80a, and the fluorinated A-ring analogs 3-124a, 3-124c and 3-124d all showed excellent (500-700 nM) growth IC₅₀ values against P. falciparum. All four showed full rescue upon co-application of IPP (200 μM), confirming that they target the MEP pathway. ADME-Tox evaluation of these new analogs will soon be underway. / PHD

Les spectroscopies de photoémission, d'absorption X –assistées par des calculs DFT d'états de coeur excités – et la microscopie tunnel, ont permis de déterminer avec précision les géométries d'adsorption, sur la surface Si(001)-2×1, de quatre molécules possédant un groupe cyano, monofonctionnelle - comme l'acétonitrile - ou polyfonctionnelles - comme le benzonitrile, l'acrylonitrile et le cyanure de vinyle. La chimie organique fournit le cadre général des réactions possibles à la surface. Ce sont des considérations d'ordre cinétique qui sélectionnent les modes d'adsorption des molécules organiques. Un réglage fin des conditions expérimentales permettrait donc d'obtenir les modes d'adsorption désirés en vue d'application dans le domaine de l'électronique moléculaire.

The central role of Src in the development of several malignancies including breast cancer and the accumulating evidence of its interaction with receptor tyrosine kinases (RTK), integrins and steroid receptors have identified it as an attractive therapeutic target. In the current study we have evaluated the effect of a Src/Abl kinase inhibitor SKI-606, on breast cancer growth, migration, invasion and metastasis. Treatment of human breast cancer cells MDA-MB-231 with SKI-606 caused a marked inhibition of cell proliferation, invasion and migration by inhibiting MAPK and Akt phosphorylation. For in vivo studies MDA-MB-231 cells transfected with the plasmid encoding green fluorescent protein (GFP) [MDA-MB-231-GFP] were inoculated into mammary fat pad of female BALB/c nu/nu mice. Once tumor volume reached 30-50 mm3, animals were randomized and treated with vehicle alone or 150 mg/kg of SKI-606 by daily oral gavage. Experimental animals receiving SKI-606 developed tumors of significantly smaller volume (45-54%) as compared to control animals receiving vehicle alone. Analysis of lungs, liver and spleen of these animals showed a significant decrease in GFP positive tumor metastasis in animals receiving SKI-606 at a dose that was well tolerated. Western blot analysis and immunohistochemical analysis of primary tumors showed that these effects were due to the ability of SKI-606 to block tumor cell proliferation, angiogenesis, growth factors expression and inhibition of Src mediated signalling pathways in vivo. Together the results from these studies provide compelling evidence for the use of Src inhibitors as therapeutic agents for blocking breast cancer growth and metastasis.

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Gegenstand dieser Arbeit sind Versuche zur Synthese neuer binärer Kohlenstoffnitride im Allgemeinen und von C3N4-Vorläuferverbindungen im Speziellen. Hierbei werden v. a. die Herstellung und die Eigenschaften organischer Polyazide beschrieben, die aufgrund ihrer Gefährlichkeit durch zahlreiche Folgereaktionen in weniger brisante Moleküle überführt werden mussten. Als Derivatisierungsreaktionen kamen hierbei beispielsweise die 1,3-dipolare Cycloaddition mit Norbornen und Cyclooctin, die STAUDINGER-Reaktion mit verschiedenen Phosphinen sowie die Aza-WITTIG-Reaktion zum Einsatz. Es konnten dabei u. a. zehn Röntgeneinkristallstrukturen erhalten und als Strukturbeweis aufgeführt werden. Zahlreiche hochaufgelöste Massenspektren sowie Elementaranalysen und NMR-Daten bestätigten außerdem alle neu erhaltenen Strukturen. Einen weiteren Schwerpunkt dieser Arbeit stellen Versuche zur Synthese von monomerem C3N4 dar, dessen Herstellung zwar nicht gelang, für dessen Bildung allerdings neue Möglichkeiten ausgehend von verschiedenen Edukten beschrieben werden. Darüber hinaus wurden bereits bekannte Moleküle auf ihre Eignung als C3N4-Vorläufer untersucht, wobei z. B. durch Azid-Addition an Nitrilgruppen unerwartete neue Produkte erhalten werden konnten.

Gegenstand dieser Arbeit sind Versuche zur Synthese neuer binärer Kohlenstoffnitride im Allgemeinen und von C3N4-Vorläuferverbindungen im Speziellen. Hierbei werden v. a. die Herstellung und die Eigenschaften organischer Polyazide beschrieben, die aufgrund ihrer Gefährlichkeit durch zahlreiche Folgereaktionen in weniger brisante Moleküle überführt werden mussten. Als Derivatisierungsreaktionen kamen hierbei beispielsweise die 1,3-dipolare Cycloaddition mit Norbornen und Cyclooctin, die STAUDINGER-Reaktion mit verschiedenen Phosphinen sowie die Aza-WITTIG-Reaktion zum Einsatz. Es konnten dabei u. a. zehn Röntgeneinkristallstrukturen erhalten und als Strukturbeweis aufgeführt werden. Zahlreiche hochaufgelöste Massenspektren sowie Elementaranalysen und NMR-Daten bestätigten außerdem alle neu erhaltenen Strukturen. Einen weiteren Schwerpunkt dieser Arbeit stellen Versuche zur Synthese von monomerem C3N4 dar, dessen Herstellung zwar nicht gelang, für dessen Bildung allerdings neue Möglichkeiten ausgehend von verschiedenen Edukten beschrieben werden. Darüber hinaus wurden bereits bekannte Moleküle auf ihre Eignung als C3N4-Vorläufer untersucht, wobei z. B. durch Azid-Addition an Nitrilgruppen unerwartete neue Produkte erhalten werden konnten.