No description available.

No description available.

No description available.

No description available.

No description available.

No description available.

Thesis (M.S.)--Rochester Institute of Technology, 1990. / Includes bibliographical references, (leaves 108-110).

Drug-induced cardiotoxicity has resulted in a thorough evaluation of patient doses, treatments, and rehabilitation. One of the most commonly prescribed chemotherapeutic agents is cyclophosphamide. The active metabolite, acrolein, is one of the most potent inducers of cardiomyopathy. In this study, research was conducted on the H9c2 (2-1) cardiomyocyte cell line derived from the embryonic myocardium of rattus norvegicus to assess its competency for evaluation of the change in poly (ADP-ribose) polymerase (PARP) activity. The application of this model to study the effects of acrolein on PARP activation was chosen as an ideal determinant of cell damage produced by nitrogen mustards. To verify the legitimacy of this model, cardiomyocytes were exposed to acrolein in varying concentrations and time durations with a subsequent protein concentration measurement determined through the BCA Protein Assay. After the normalization of samples through volume adjustments and verification of sufficient protein, other aliquots were subjected to a PARP Assay in order to measure PARP activity. PARP was activated at exposure concentrations of 75 μM in all trials, with an average detection of 0.00569 ± 0.001 mU/200ng protein. Other concentrations showed varying degrees of PARP activation, verifying the model’s competency. PARP activation implies the potential use of this model for further research into targeted molecular therapy of PARP inhibition. Therefore, this model has the ability to be used as an assessment tool for the combined use of PARP inhibitors and chemotherapeutic agents; it can be useful for future research investigating the use and efficacy of PARP inhibitors in reducing drug-induced cardiotoxicity.

Οι υπερίτες του αζώτου (nitrogen mustards) συνιστούν μία αποτελεσματική ομάδα φαρμάκων που χρησιμοποιούνται στη χημειοθεραπεία του καρκίνου. Πρόσφατα ευρήματα της ερευνητικής μας ομάδας έδειξαν ότι οι υπερίτες του αζώτου μελφαλάνη (MEL), χλωραμπουκίλη (CAB) και ο δραστικός της μεταβολίτης, το PHE, επιδεικνύουν ισχυρή θραυσματογόνο δράση, αλλά επιπρόσθετα, εμφανίζουν ανευπλοειδογόνο δράση, διαταράσσοντας το χρωμοσωματικό αποχωρισμό μέσω τροποποιήσεων της δομής και λειτουργίας της μιτωτικής συσκευής. Στην παρούσα διατριβή, διερευνήθηκε περαιτέρω ο μηχανισμός της ανευπλοειδογόνου δράσης των παραπάνω δραστικών ενώσεων και πραγματοποιήθηκε σύγκριση της γενετικής δράσης δύο νέων στεροειδών αναλόγων του PHE, τα ανάλογα ΕΑ-92 και ΕΑ-97 με αυτήν των MEL, CAB και PHE. Τα στεροειδή ανάλογα σχεδιάστηκαν με στόχο την αύξηση της εκλεκτικότητας της αντινεοπλασματικής δράσης. Η ικανότητα των MEL, CAB και PHE να προκαλούν φαινόμενα χρωμοσωματικής καθυστέρησης μελετήθηκε σε σύγκριση με τα στεροειδή ανάλογα ΕΑ-92 και ΕΑ-97. Η μελέτη πραγματοποιήθηκε σε ανθρώπινα λεμφοκύτταρα in vitro με τη μέθοδο αναστολής της κυτταροκίνησης (CBMN) σε συνδυασμό με τη μέθοδο FISH και τη χρήση πανκεντρομερικού ανιχνευτή. Επιβεβαιώθηκε η θραυσματογόνος και ανευπλοειδογόνος δράση των ενώσεων MEL, CAB και PHE, ενώ φάνηκε ότι τα στεροειδή ανάλογα ΕΑ-92 και ΕΑ-97 προκαλούν αποκλειστικά χρωμοσωματική θραύση. Το φαινόμενο της χρωμοσωματικής καθυστέρησης μελετήθηκε επίσης με τη μέθοδο CREST στην κυτταρική σειρά ποντικού C2C12. Με τη μέθοδο αυτή, επιβεβαιώθηκε η διπλή γενετική δράση των ενώσεων MEL, CAB και PHE. Τα στεροειδή ανάλογα ΕΑ-92 και ΕΑ-97 εμφανίστηκαν ως οι ηπιότεροι επαγωγείς ΜΝ και προκαλούν κυρίως χρωμοσωματική θραύση, ενώ ήπια ανευπλοειδογόνο δράση παρουσίασε μόνο το ανάλογο ΕΑ-92. Ακολούθως, εξετάσθηκε η ικανότητα των υπό εξέταση χημικών ενώσεων ΕΑ-92 και ΕΑ-97, να επηρεάζουν τη δομή και λειτουργία της μιτωτικής συσκευής σε σχέση με αυτήν των ενώσεων MEL, CAB, PHE, με διπλό ανοσοφθορισμό για τη β- και γ-τουμπουλίνη. Παρατηρήθηκε ότι όλες οι ενώσεις, εκτός από το στεροειδές ΕΑ-97 προκαλούν τη δημιουργία πολυπολικών μεταφάσεων, ενώ όλες οι ενώσεις επάγουν το σχηματισμό μεσοφασικών κυττάρων με ανώμαλο αριθμό κεντροσωμάτων. Όλες οι υπό εξέταση χημικές ενώσεις εμφανίζουν κυτταροτοξικότητα και καθυστέρηση του κυτταρικού κύκλου σε καλλιέργειες ανθρώπινων λεμφοκυττάρων και στα κύτταρα ποντικού C2C12. Στη συνέχεια διερευνήθηκε η ικανότητα των υπό εξέταση ενώσεων να επάγουν την απόπτωση και μελετήθηκε ο ρόλος της απόπτωσης στην εκδήλωση της γενετικής δράσης των ενώσεων MEL, CAB και PHE. Η μελέτη αυτή πραγματοποιήθηκε στα κύτταρα C2C12 με τη μέθοδο της διπλής χρώσης Αννεξίνης V/Ιωδιούχου προπιδίου και το διπλό ανοσοφθορισμό β- και γ-τουμπουλίνης, ανεξάρτητα, σε κύτταρα ποντικού C2C12, παρουσία του γενικού αναστολέα της δράσης των κασπασών, Z-VAD-FMK, αλλά και αναστολέων της δράσης συγκεκριμένων κασπασών. Όλες οι υπό εξέταση ενώσεις επάγουν χαμηλά ποσοστά απόπτωσης. Οι κασπάσες-3, -6 και -8 συμμετέχουν στην επαγόμενη από τη MEL απόπτωση αλλά δεν συμμετέχουν στην απομάκρυνση των κυττάρων με μικροπυρήνες που επάγονται από τη δράση της ίδιας ένωσης. Η απόπτωση αποτελεί μηχανισμό απομάκρυνσης των κυττάρων με μικροπυρήνες και κανονικό κεντροσωματικό αριθμό που επάγονται από τις ενώσεις MEL, CAB και PHE. Αντίθετα, τα κύτταρα με υπεράριθμα κεντροσώματα, που προκύπτουν από τη δράση των παραπάνω ενώσεων δεν απομακρύνονται μέσω απόπτωσης. Για την περαιτέρω διερεύνηση του μηχανισμού με τον οποίο οι δραστικές ενώσεις MEL και CAB εκφράζουν τις ανευπλοειδογόνες ιδιότητες τους, μελετήθηκε η επίδραση τους στην έκφραση των πρωτεϊνών Aurora-B, survivin, Aurora-A και γ-τουμπουλίνη σε κύτταρα ποντικού C2C12, με τη μέθοδο της ανοσοαποτύπωσης των πρωτεϊνών. Παράλληλα μελετήθηκε η ένωση ΕΑ-97, η οποία σύμφωνα με τα ευρήματα μας, εμφάνισε αποκλειστικά θραυσματογόνο δράση. Οι ενώσεις MEL και CAB, εκδηλώνουν τις ανευπλοειδογόνες ιδιότητες τους προκαλώντας μείωση της έκφρασης των πρωτεϊνών Aurora-B και survivin και επάγοντας την αύξηση της έκφρασης της πρωτεΐνης Aurora-A. Επιπρόσθετα, η ένωση MEL, προκαλεί αύξηση της έκφρασης της γ-τουμπουλίνης. Τα ευρήματα αυτά υποδεικνύουν τη συμμετοχή των παραπάνω πρωτεϊνών στην εκδήλωση της ανευπλοειδογόνου δράσης των ενώσεων που μελετήθηκαν. Αντίθετα το στεροειδές ανάλογο ΕΑ-97 που εμφανίζει αποκλειστικά θραυσματογόνο δράση, δεν μεταβάλλει την έκφραση των παραπάνω πρωτεϊνών. / Nitrogen mustards represent an effective class of drugs that are used in chemotherapy. Recent findings of our group have shown that nitrogen mustard analogues, melphalan (MEL), chlorambucil (CAB) and PHE, in addition to their clastogenic activity, they exert their aneugenic potential by affecting chromosome segregation due to modifications of mitotic apparatus. In the present study, we investigated the mechanism by which the above compounds display their aneugenicity in comparison with two new steroidal analogues of PHE, EA-92 and EA-97, which were designed aiming at most effective antineoplasmatic activity. The ability of MEL, CAB and PHE to induce chromosome delay events was studied in comparison with the steroidal analogues EA-92 and EA-97. The mechanism of micronucleation was determined by Cytokinesis Block Micronucleus assay (CBMN assay) in combination with Fluorescence In Situ Hybridization (FISH) using pancentromeric DNA probe. It was confirmed that MEL, CAB and PHE generated MNi by two mechanisms, chromosome breakage and chromosome delay, while EA-92 and EA-97 induced the formation of MN originated exclusively from chromosome breakage events. The ability of the tested compounds to induce chromosome delay was also investigated in C2C12 mouse cells by CREST analysis. The dual genetic activity of MEL, CAB, and PHE was confirmed in a different biological system. The analogues EA-92 and EA-97 appeared as weaker MN inducers and they induced mainly chromosome breakage, while a weak aneugenic activity was observed for EA-92. The ability of the nitrogen mustard analogues to affect the organization of mitotic apparatus was investigated in comparison with MEL, CAB and PHE by double immunofluorescence of β- and γ-tubulin in C2C12 mouse cells. It was observed that all compounds, except EA-97, induced mutlipolar metaphases, and also generated interphase cells with abnormal centrosome number. All compounds displayed increased cytotoxicity and they caused cell cycle delay in human lymphocyte cultures and in C2C12 mouse cells. The ability of the tested compounds to induce apoptosis was studied by Annexin V/PI assay. It was revealed that all compounds induced apoptosis. The effect of apoptosis on the genetic activity of MEL, CAB and PHE was investigated by inhibition of apoptosis in the presence of the inhibitor Z-VAD-FMK and the use of specific inhibitors for caspase -3, -6, -8 and -1. For this reason Annexin V/PI assay and double immunofluorescence of β- and γ-tubulin were performed, independently in C2C12 mouse cells. Caspases -3, -6 and -8 are involved in melphalan-induced apoptosis, but they are not involved in the elimination of cells in the presence of melphalan. Apoptosis is the responsible mechanism for the exclusion of cells with MNi and normal centrosome number that are induced by MEL, CAB and PHE. On the contrary, cells exerting supernumerary centrosomes are not eliminated by apoptosis in the presence of the above compounds. To further elucidate the mechanisms by which MEL and CAB exert their aneugenic potential, we examined the ability of the compounds to alter the expression of proteins having important role in chromosome segregation, such as the proteins Aurora-B, survivin, Aurora-A and γ-tubulin. The analysis was performed by Western blot method in C2C12 mouse cells. We also studied the steroid analogue EA-97, which according to our findings acts as a pure clastogen and do not exert aneugenic potential as opposed to MEL and CAB. MEL and CAB exert their aneugenic potential by the reduction of Aurora-B and survivin expression and by enhancing the expression of Aurora-A. γ-tubulin was upregulated in the presence of MEL. These findings show the implication of these proteins in chromosome delay events induced by MEL and CAB. On the other hand, the analogue EA-97 did not affect the expression of the above proteins.

Εξήντα έξη χρόνια μετά την εμφάνιση της πρώτης δημοσίευσης που αφορούσε στη θεραπεία με τη χρήση μουσταρδών αζώτου και ενώσεις που ανήκουν στη θεραπευτική αυτή κατηγορία, όπως το κυκλοφωσφαμίδιο και η μελφαλάνη εξακολουθούν να αποτελούν πρώτης γραμμής χημειοθεραπευτικούς παράγοντες τόσο κατά της λευχαιμίας όσο και έναντι άλλων συμπαγών όγκων. Οι διλειτουργικοί αλκυλιωτικοί παράγοντες, κατηγορία στην οποία ανήκουν και οι μουστάρδες αζώτου, επάγουν το θάνατο των καρκινικών κυττάρων και κατά συνέπεια και την κυτταροτοξική τους δράση μέσω της δημιουργίας διαμοριακών χιαστί τύπου δεσμών μεταξύ των κλώνων του DNA. Οι φαρμακολογικές τους δράσεις σχετίζονται κυρίως με την σύνθεση του DNA των διαιρούμενων κυττάρων, προκαλώντας ουσιαστικά μια γενική αναστολή της κυτταρικής διαίρεσης. Ωστόσο, εκτός από την αναμενόμενη και επιθυμητή θεραπευτική δράση, προκαλούν τοξικές παρενέργειες, οι οποίες σχετίζονται με μεταλλαγή των κυττάρων της αρχέγονης σειράς, εμφάνιση καρκινογένεσης και τερατογένεσης. Το εύρος των μειονεκτημάτων που παρουσιάζουν και ειδικά η συστηματική τοξικότητα σε συνδυασμό με την υψηλή χημική in vivo δραστικότητα τους και την μειωμένη εκλεκτικότητα τους, είχαν ως αποτέλεσμα τον περιορισμό της χρήσης τους. Παρόλα αυτά κατέχουν εξέχουσα θέση στη θεραπευτική έναντι μιας μεγάλης ποικιλίας τύπων καρκίνου, συμπεριλαμβανομένου και των αιματολογικών νεοπλασμάτων. Στην προσπάθεια επίλυσης του προβλήματος της αυξημένης τοξικότητας και της απουσίας εκλεκτικότητας των ενώσεων της κατηγορίας αυτής, διάφορες μουστάρδες αζώτου συζεύχθηκαν μέσω εστερικού δεσμού με ποικίλους στεροειδικούς σκελετούς, στρατηγική που αποδείχθηκε ουσιαστικά ιδιαιτέρως αποτελεσματική. Αποτελέσματα μελετών τόσο της ερευνητικής μας ομάδας όσο και άλλων, υποστηρίζουν πως ο στεροειδικός σκελετός δεν μπορεί πλέον να θεωρηθεί μόνο ως απλός φορέας για την αποτελεσματική μεταφορά της αλκυλιωτικής ομάδας στις θέσεις στόχους του DNA, εφόσον μικρές δομικές τροποποιήσεις του επιφέρουν σημαντικές διαφοροποιήσεις στην αντιλευχαιμική δράση των τελικών στεροειδών εστέρων. Επιπρόσθετα, οι μελέτες αυτές έδειξαν ότι η παρουσία της –NHCO- ομάδας είτε ως ενδοκυκλικής λακταμικής είτε ως εξωκυκλικής αμιδικής στον Δ-δακτύλιο του στεροειδικού τμήματος είναι καθοριστικός παράγοντας για την εμφάνιση κυτταροτοξικής ή αντινεοπλασματικής δράσης στεροειδών εστέρων της χλωραμβουκίλης και αναλόγων αυτής. Μέχρι σήμερα έχει προκύψει ένας εκτεταμένος αριθμός στεροειδών εστέρων, από την σύζευξη απλών και τροποποιημένων στεροειδών με αρκετές διαφορετικές μουστάρδες αζώτου. Η πλειονότητα αυτών των παραγώγων έχουν υποβληθεί σε in vitro και in vivo βιολογικές δοκιμές έναντι των λευχαιμίων Ρ388 και L1210 και αρκετά από αυτά έχουν αποδειχθεί αποτελεσματικοί αντινεοπλασματικοί παράγοντες. Σε μια πρόσφατη 3D-QSAR μελέτη τριάντα οκτώ στεροειδών εστέρων τριών διαφορετικών μουσταρδών αζώτου με απλούς και τροποποιημένους στεροειδικούς σκελετούς, έγινε προσπάθεια διερεύνησης των 3D σχέσεων χημικής δομής-βιολογικής δραστικότητας, με σκοπό την εύρεση των απαραίτητων στερεοηλεκτρονικών χαρακτηριστικών των ενώσεων που συμβάλλουν στην εκδήλωση της αντιλευχαιμικής δράσης των. Η ανάλυση στηρίχθηκε στην χρήση των μεθοδολογιών CoMSIA και CoMFA. Τα δεδομένα που ελήφθησαν από τις 3D-QSAR αναλύσεις αξιοποιήθηκαν στη συνέχεια από ένα υπολογιστικό πρόγραμμα de novo σχεδιασμού και ανακάλυψης νέων βιοδραστικών μορίων, την εφαρμογή LeapFrog. Με βάση τα είκοσι βελτιωμένα στεροειδικά εστερικά παράγωγα που προτάθηκαν από το LeapFrog, επιλέχθηκαν να σχεδιαστούν και να συντεθούν οι ακόλουθες αρωματικές μουστάρδες αζώτου: α) 2-[π-Ν,Ν-δις(2-χλωροαιθυλ)αμινοφαινυλο]βουτυρικό οξύ (7), β) 2-ακεταμιδο-2-[π-Ν,Ν-δις(2-χλωροαιθυλ)αμινοφαινυλο]οξικό οξύ (30), γ) 2-ακεταμιδο-2-[ο-Ν,Ν-δις(2-χλωροαιθυλ)αμινοφαινυλο]οξικό οξύ (31) και δ) το 3-ακεταμιδο-3-[π-Ν,Ν-δις(2-χλωροαιθυλ)αμινοφαινυλο] προπανοϊκό οξύ (42), καθώς και τα εστεροποιημένα παράγωγα αυτών, με επιλεγμένους απλούς και τροποποιημένους στεροειδικούς σκελετούς. Η σύζευξη των νεων μουσταρδών με επιλεγμένες στεροειδικές αλκοόλες απέδωσε δεκαεπτά νέα εστερικά ανάλογα, η σύνθεση των οποίων είχε ως απώτερο σκοπό τη βελτίωση του θεραπευτικού δείκτη των μουσταρδών αζώτου καθώς και τον εμπλουτισμό της βιβλιοθήκης των αποτελεσμάτων που αφορούν στη σχέση χημικής δομής-βιολογικής δραστικότητας των ενώσεων της κατηγορίας αυτής. Συγκεκριμένα, για τη σύνθεση των παραπάνω μουσταρδών αζώτου, εφαρμόστηκε η κλασσική μεθοδολογία σύνθεσης. Ωστόσο, αυτή αποδείχθηκε αποδοτική μονό κατά τη σύνθεση της μουστάρδας 7, παρέχοντας το τελευταίο σε συνολική απόδοση 45%. Για τις υπόλοιπες μουστάρδες ακολουθήθηκαν εναλλακτικές πορείες σύνθεσης λόγω προβλημάτων που παρουσιάστηκαν κατά την εφαρμογή της κλασσικής μεθοδολογίας. Κρίσιμο στάδιο κατά τη σύνθεση των μουσταρδών αζώτου 30 και 31, αποτέλεσε η αρχική προστασία της ελεύθερης αμινομάδας της DL-α-φαινυλγλυκίνης (16) που χρησιμοποιήθηκε ως πρώτη ύλη της συνθετικής πορείας. Η διερεύνηση και η βελτιστοποίηση των πειραματικών συνθηκών ήταν απαραίτητη και κατά το στάδιο της χλωρίωσης των Ν,Ν-δις(2-υδροξυαιθυλ)-παραγώγων 26 και 27 για τον σχηματισμό της χαρακτηριστικής Ν,Ν-δις(2-χλωροαιθυλαμινο)-ομάδας των παραγώγων 30 και 31. Κατά τη σύνθεση του 3-ακεταμιδο-3-[π-Ν,Ν-δις(2-χλωροαιθυλ)αμινοφαινυλο]προπανοϊκού οξέος (42) ήταν απαραίτητη η βελτιστοποίηση παρασκευής των ενδιαμέσων 33 και 37. Μετά από διερευνητικές προσπάθειες κατέστη εφικτή η βελτίωση της απόδοσης σύνθεσης του παραγώγου 33 από 54% σύμφωνα με τη βιβλιογραφία σε 98%, καθώς και η σύνθεση του ακετάμιδο παραγώγου 37 τόσο σε λιγότερα συνθετικά στάδια και σε καλύτερη απόδοση σε σχέση με τα δημοσιευμένα βιβλιογραφικά δεδομένα. Σε επόμενο στάδιο της μελέτης σχεδιάσθηκε η εστεροποίηση των μουστάρδων 7, 30 και 42 με επιλεγμένους στεροειδικούς σκελετούς. Για τη σύνθεση των τελικών εστερικών στεροειδικών παραγώγων εφαρμόστηκε η μέθοδος των μικτών ανυδριτών, η οποία περιλαμβάνει την αντίδραση της αρωματικής μουστάρδας αζώτου με ελαφρά περίσσεια 2,4,6-τριχλωροβενζοϋλοχλωρίδιου παρουσία τριαιθυλαμίνης, το σχηματισμό του αντίστοιχου μικτού ανυδρίτη και στη συνέχεια in situ αντίδρασή του με τη στεροειδική αλκοόλη παρουσία 4-διμεθυλαμινοπυριδίνης. Τελικώς κατέστη εφικτή η σύνθεση δεκαεπτά τελικών στεροειδών εστέρων από τη σύζευξη των μουσταρδών αζώτου, 7 και 42 με επιλεγμένες στεροειδείς αλκοόλες. Παρά τις διερευνητικές προσπάθειες που καταβλήθησαν δεν κατέστη εφικτή η εστεροποίηση της μουστάρδας 30. Το σύνολο των τελικών στεροειδών εστέρων προωθήθηκαν σε βιολογικές μελέτες για την αποτίμηση της αντινεοπλασματικής τους δράσης. Τα διαθέσιμα αποτελέσματα αυτών των μελετών σχετίζονται με τα έντεκα στεροειδικά εστερικά παράγωγα της μουστάρδας 7 (2-PHE-BU). Τα μελετηθέντα αυτά παράγωγα επέδειξαν μειωμένη τοξικότητα και μια οριακή αντινεοπλασματική δραστικότητα έναντι της λευχαιμίας Ρ388, στην οποία είχαν μελετηθεί, συγκριτικά με την ελέυθερη αρωματική μουστάρδα (2-PHE-Bu). Ωστόσο, τα ληφθέντα βιολογικά αποτελέσματα ήταν υποδεέστερα των αντίστοιχων δεδομένων που είχαν συλλεχθεί κατά τη μελέτη του PHE και των στεροειδικών εστέρων αυτού έναντι και πάλι της λευχαιμίας Ρ388. Το γεγονός αυτό πιθανόν να οφείλεται στη μειωμένη ενζυμική υδρόλυση που υφίστανται in vivo τα παράγωγα αυτά, λόγω της στερεοχημικής παρεμπόδισης που προκαλεί η αιθυλική αλυσίδα γύρω από τον εστερικό δεσμό σύνδεσης μουστάρδας-στεροειδούς, γεγονός που συνεπάγεται μειωμένη απελευθέρωση της μουστάρδας αζώτου. Στο σημείο αυτό αξίζει να αναφερθεί πως αν και, τόσο οι νέες αρωματικές μουστάρδες αζώτου, όσο και τα στεροειδικά τους παράγωγα είχαν προταθεί ως υποψήφια παράγωγα με βελτιωμένη βιοδραστικότητα κατά την πραγματοποίηση de novo σχεδιασμού από το υπολογιστικό πρόγραμμα LeapFrog, τα αποτελέσματα των βιολογικών δοκιμών δεν επιβεβαιώσαν τις συγκεκριμένες ποτάσεις. Πιθανότατα, παράμετροι που δεν ελήφθησαν υπόψη κατά τον de novo σχεδιασμό από το LeapFrog, όπως η μεταβολική τροποποίηση των ενώσεων να εμπλέκονται και να καθορίζουν την βιοδραστικότητα του τελικών στεροειδικών εστέρων. Θεωρείται ότι μια αναθεώρηση κρίσιμων παραμέτρων όπως η χημική ποικιλομορφία και ο αριθμός των ενώσεων που εισέρχονται ως δεδομένα στις μελέτες 3D-QSAR μπορεί να αποδώσει μεγαλύτερης αξιοπίστιας μοντέλα CoMFA και CoMSIA. Τα νέα αυτά μοντέλα κατά την εισαγωγή τους σε υπολογιαστικά προγράμματα de novo σχεδιασμού μπορούν να συμβάλλουν στο σχεδιασμό νεών ενώσεων με πιθανά υπέρτερη βιοδραστικότητα. / Sixty-six years after the serendipitous discovery and the first publication referred to nitrogen mustard therapy, nitrogen mustards such as cyclophosphamide and melphalan are still front-line chemotherapeutic agents for the treatment of leukemia and various solid tumors. Several chemotherapeutics act as DNA-damaging agents resulting in cell cycle arrest and cell death of the uncontrollably proliferating cancer cells. Among them, bifunctional DNA alkylating agents, such as the nitrogen mustards, form intrestrand crosslinks (ICLs), extremely cytotoxic lesions, blocking DNA replication and transcription. However, cellular responses triggered by ICLs can cause resistance in tumor cells, limiting the efficacy of such treatment. Cytotoxicity, mutagenesis, and clastogenesis are attributed to their ability to damage DNA. Although, these drugs remain some of the most commonly prescribed chemotherapies for the treatment of various solid and hematological malignancies, particularly in combination with other classical or target therapeutics in multi-agent regimens, severe side effects on normal tissues comprise drawbacks of their use. These are attributed to their low selectivity to alkylate specific DNA bases due to their high inherent reactivity, resulting in the non-specific alkylation of other cellular nucleophilic species such as amino acid residues or low molecular weight thiols. Several approaches have been explored to reduce the toxicity and increase the therapeutic efficacy of nitrogen mustards. Among them, the generation of DNA-directed alkylating agents via the chemical linkage of nitrogen mustards with molecules of increased DNA-binding affinity and the synthesis of nitrogen mustard prodrugs led to interesting results. The chemical linkage of nitrogen mustards to carrier molecules (e.g steroids) with affinity for specific binding sites (nuclear receptors) has been used aiming at the improvement of the antineoplastic treatment. Our ongoing studies in this field have demonstrated that steroidal esteric derivatives of aromatic nitrogen mustards increase the damaging effects on specific DNA sequences and achieve better selectivity and reduced toxicity compared to nitrogen mustards themselves. Steroidal skeletons, which incorporate a –NHCO- moiety are considered more appropriate modules than the common or non-modified steroids, since their esters with aromatic nitrogen mustards, such as chlorambucil and its analogs, have been proved potent antileukemic agents. To this direction, our group has published a series of studies related with steroidal esters of aromatic nitrogen mustards as antineoplastic, especially antileukemic agents. Our efforts have succeeded in the identification of potent and promising derivatives with enhanced activity and reduced toxicity compared to the corresponding nitrogen mustards against in vitro and in vivo experimental tumors. Extensive structure-activity relationship (SAR) studies have demonstrated unique structural features of both the steroidal part and the nitrogen mustard which contribute substantially to the bioactivity of the target steroidal esters Furthermore, recent 3D QSAR/CoMFA and CoMSIA studies led to the generation of related models which indicated the influence of stereoelectronic and physicochemical parameters on the antileukemic activity of target compounds. The reliability of both models was evaluated and their predictive ability on the activity of a test set of compounds proved satisfactory. Furthermore, based on the proposed CoMFA model and using the de novo ligand design routine LeapFrog of SYBYL, a series of candidate molecules with potentially optimal bioactivity was proposed, creating new challenges in further investigation of this class of compounds. Prompted by the aforementioned results and extending our structure-activity relationship studies, we decided to investigate if the incorporation of in silico predictive nitrogen mustards on various simple and modified steroids might result to steroidal esters with improved antineoplastic activity. The selection of the nitrogen mustards which were synthesized and used in this study was based on the predictive antileukemic activity of their corresponding steroidal esters and the synthetic accessibility of the intermediate and target compounds. Thus, we designed and synthesized a new series of steroidal esters containing the aromatic nitrogen mustards 2-[4-N,N-bis(2-chloroethyl)amino-phenyl]butanoic acid (2-PHE-BU, 7), 2-acetamido-2-[p-N,N-bis(2-chloroethyl)amino-phenyl]acetic acid (30), 2-acetamido-2-[o-N,N-bis(2-chloroethyl)amino-phenyl]acetic acid (31) and 3-acetamido-3-[p-N,N-bis(2-chloroethyl)amino-phenyl]propanoic acid (42). The chemical linkage of nitrogen mustards 7 and 42 with simple and modified steroids led to the synthesis of seventeen new steroidal esters aiming at the investigation of new compounds with enhanced antineoplastic activity and higher therapeutic index. The synthesis of the aforementioned nitrogen mustards was based on a classic synthetic approach. However, this procedure proved efficient only for the synthesis of compound 7, in an overall yield of 45%. Key step for the synthesis of nitrogen mustards 30 and 31 was the protection of the free amino-group of DL--phenyglycine. Optimization of the experimental conditions were also necessary for the chlorination of N,N-bis(2-hydroxyethyl) intermediates 26 and 27, which led to the corresponding nitrogen mustards 30 and 31. During the synthesis of the 3-acetamido-3-[p-N,N-bis(2-chloroethyl)amino]propanoic acid (42), optimization of the procedure for the preparation of the intermediates 33 and 37 was also necessary. Our attempts resulted in the preparation of compound 37 in less steps and higher yield (98%) compared to that referred in the literature. The synthesis of the final steroidal esteric derivatives was based on the well established method of mixed anhydrides, which involves the reaction of the aromatic nitrogen mustard with a slight excess of 2,4,6-trichlorobenzoyl chloride in the presence of triethylamine, followed by the addition of steroidal alcohol in the presence of 4-dimethylaminopyridine. The newly synthesized alkylating steroidal esters exhibited reduced toxicity and slightly improved antileukemic activity against P388 leukemia bearing mice compared to the free nitrogen mustard 2-PHE-BU. Nevertheless, they did not prove superior to already synthesized, structurally related steroidal esters of PHE indicating that the enzymatic hydrolysis and the liberation of the nitrogen mustard in vivo is possibly disfavored due to the steric hindrance of the ethyl group around the formed ester bond. Nevertheless, the biological results obtained in the present study clearly indicate that except of the important stereoelectronic requirements which are considered and incorporated as data in LeapFrog routine, other parameters are possibly implicated and determine the bioactivity of the target steroidal esters. We expect that a careful revision of the implicated parameters such as the chemical diversity and the number of the tested compounds will allows us the generation of new CoMFA and CoMSIA models which subsequently will contribute to higher predicted reliability of the in silico design by software packages such as LeapFrog.