Синтез и исследование антибактериальной активности новых азаспироциклических соединений тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Комарова Кристина Юрьевна

• Комарова Кристина Юрьевна
• кандидат наук
• 2025

Оглавление диссертации кандидат наук Комарова Кристина Юрьевна

Список сокращений

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Структурные компоненты клеточной стенки M. tuberculosis и их свойства

1.2 Фамакологические мишени клеточной стенки M. tuberculosis для разработки лекарственных препаратов

1.3 Большой микобактериальный мембранный белок 3 (MmpL3)

1.4 MmpL3 как одна из причин антибиотикорезистентности у M. tuberculosis

1.5 Ингибиторы MmpL3

1.5.1 Производные адамантила

1.5.2 Производные карбоксамида

1.5.2.1 Индол-2-карбоксамиды

1.5.2.2 Тетрагидропиразоло[1,5-а]пиримидин-3-карбоксамиды (ТГПП)

1.5.3 Пирролы и пиразолы

1.5.4 Бензимидазолы

1.5.5 Хинолин и производные хинолона

1.5.6 Спиропиперидины

Заключение

ГЛАВА 2. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

2.1 Дизайн новых антибактериальных соединений, содержащих в своей структуре спироциклический фрагмент

2.1.1 Дизайн потенциальных ингибиторов микобактериального белка MmpL3 на основе 9-(4-трет-бутилбензил)-1-окса-9-азаспиро[5.5]ундекана

2.1.2 Дизайн потенциальных ингибиторов бактериальной эпоксигидролазы на основе мочевин, содержащих фрагмент 1-окса-9-азаспиро[5.5]ундекана

2.1.3 Дизайн потенциальных ингибиторов бактериальной карбоксиангидразы (КА) на основе сульфамидов 1-окса-9-азаспиро[5.5]ундекана

2.1.4 Дизайн ряда новых соединений с потенциальными антимикобактериальными свойствами на основе 5-нитрофуран-2-карбоксамидных производных 7Н-спиро[азетидин-3,5'-фуро[3,4-^]пиримидинов]

2.2 Синтез потенциальных ингибиторов МшрЬЗ, содержащих фрагмент 1-окса-9-азаспиро[5.5]ундекана

2.3 Синтез производных мочевин, содержащих фрагмент 1-окса-9-азаспиро[5.5]ундекана, с антибактериальной активностью

2.4 Синтез потенциальных ингибиторов карбоксиангидраз (КА) с потенциальной антибактериальной активностью

2.5 Синтез 5-нитрофуран-2-карбоксамидных производных 7Н-спиро[азетидин-3,5'-

фуро[3,4-^]пиримидинов] с антимикобактериальной активностью

ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

ВЫВОДЫ

Список литературы

Список сокращений

EH - эпоксигидролаза

sEH - растворимая эпоксигидролаза

КА - карбоксиангидраза

MmpL3 - большой микобактериальный мембранный белок

МЛУ - множественная лекарственная устойчивость

ШЛУ - широкая лекарственная устойчивость

mAGP - миколил арабиногалактан пептидогликан

TMM - мономиколат трегалозы

TDM - димиколат трегалозы

Fbp - железосвязывающий белок

FAS 1(11) - путь синтеза жирных кислот

Inh A - ингибин А

EmbAB - арабинозилтрансфераза

DprE - декапренилфосфорил^-Б-рибоза Т -эпимераза

Ldt - Ь,Б-транспептидаза

KasA - ß-кетоацил-(ацил-переносящая)-протеинсинтаза III Ddl - D-Аланил-Б-аланин лигаза

FadD32 - фермент, необходимый для биосинтеза миколевой кислоты

RND - связевающе-транспортирующие белки

TC - трансмембранная спираль

hsEH - человеческая растворимая эпоксигидролаза

Men - менахинон

МИК - минимальная ингибирующая концентрация SAR - анализ взаимосвязи структура-активность PDC - дихромат пиридиния DAST - диэтиламинотрифторид серы STAB - триацетоксиборгидрид натрия ДМФА - диметилформамид ДХМ - хлористый метилен МТТ - метилтетразолиевый метод Ddn - дезафлавин-зависимая нитроредуктаза

ВВЕДЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Синтез и исследование антибактериальной активности новых азаспироциклических соединений»

Актуальность работы

Быстроразвивающаяся устойчивость патогенов к противомикробным препаратам стала одной из самых серьёзных глобальных проблем в медицине. Бактерии группы ESKAPE (Enterococcus faecium, Staphylococcus aureus, Klebsiella pneumonia, Acinetobacter baumannii, Pseudomonas aeruginosa, Enterobacter spp.), а также Mycobacterium tuberculosis согласно данным ВОЗ входят в список приоритетных возбудителей заболеваний, для которых необходимо создание антибиотиков. Невосприимчивость к уже существующим антибактериальным препаратам связана с появлением новых механизмов резистентности, которые зачастую связаны с работой белков клеточной стенки бактерии. Один из таких белков клеточной стенки Mtb, с которым связывают устойчивость патогена к лечению - белок MmpL3, отвечающий за трансмембранный транспорт мономиколата трегалозы. Другими привлекательными мишенями для разработки новых антибактериальных соединений могут являться белки, играющие важную роль в поддержании многочисленных физиологических функций, например, бактериальные эпоксигидролазы (EH) и металлоферменты группы карбоангидраз (КА). Одной из актуальных задач в рамках разработки следующих поколений антибиотиков является создание принципиально новых скаффолдов, направленных на перечисленные мишени. Спироциклические соединения, например, уже продемонстрировали свою эффективность в лечении разнообразных заболеваний, что, вероятно, обусловлено их компактной структурой и сложной трехмерной конфигурацией. Такая структура позволяет точно настраивать молекулярное строение на периферии молекулы, улучшая комплементарность и селективность взаимодействия с биологическими целями. Разработка и анализ структура-активность новых антибактериальных агентов с использованием спироциклического скаффолда могут значительно расширить вариативность подходов к решению проблемы антибиотико-резистентности.

Степень разработанности научной тематики

В последнее время спироциклический фрагмент всё чаще можно встретить в

структурах одобренных лекарственных препаратов, направленных на лечение

широкого ряда сердечно-сосудистых и нейродегенеративных заболеваний, а также

5

применяемых в терапии злокачественных новообразований. В литературе описаны соединения, содержащие азаспироциклические каркасы, однако данные о методах синтеза и антибактериальной активности в отношении бактерий группы ESKAPE и Mycobacterium tuberculosis, в том числе штаммов с множественной лекарственной устойчивостью, производных 1-окса-9-азаспиро[5.5]ундекана и 5-окса-2-азаспиро[3.4]октана практически отсутствуют.

Цель диссертационной работы заключалась в дизайне новых антибактериальных соединений, содержащих в своей структуре спироциклический фрагмент, разработке методов их синтеза, и оценке их биологической активности.

Для достижения поставленной цели требовалось решить следующие задачи:

1. Разработать дизайн и осуществить синтез

• новых производных 9-(4-трет-бутилбензил)-1-окса-9-азаспиро[5.5]ундекана, ингибиторов микобактериального белка MmpL3;

• потенциальных ингибиторов бактериальной эпоксигидролазы - мочевин, содержащих фрагмент 1-окса-9-азаспиро[5.5]ундекана;

• серии ранее неизвестных сульфамидов 1-окса-9-азаспиро[5.5]ундекана -потенциальных ингибиторов бактериальной карбоксиангидразы;

• ряда новых 5-нитрофуран-2-карбоксамидных производных 7Н-спиро[азетидин-3,5'-фуро[3,4-^пиримидинов] с потенциальными антимикобактериальными свойствами.

2. Оценить биологическую активность полученных соединений.

Научная новизна

1. В ходе данной работы был предложен дизайн и осуществлен синтез новых соединений, потенциальных ингибиторов MmpL3.

2. Разработан одностадийный атом-экономичный метод получения 9-(4-трет-бутилбензил)-4-фтор-1-окса-9-азаспиро[5.5]ундекана с использованием реакции Принса.

3. Открыт новый класс антибактериальных соединений, сочетающих фрагмент замещенных мочевин и спироциклических производных 1-окса-9-азаспиро[5.5]ундекана.

4. Предложен подход к синтезу потенциальных ингибиторов бактериальной карбоксиангидразы на основе сульфамидных производных 1-окса-9-азаспиро[5.5]ундекана.

5. Впервые разработаны подходы к направленному синтезу новых спиро-гетероциклических соединений ряда 7Н-спиро[азетидин-3,5'-фуро[3,4-^]пиримидинов].

6. Показана высокая антимикобактериальная активность по отношению к Mtb, в том числе к штаммам с МЛУ серии новых 5-нитрофуран-2-карбоксамидных производных 7 Н-спиро[азетидин-3,5'-фуро [3,4-^]пиримидинов].

Теоретическая и практическая значимость

Предложенный подход, основанный на применении реакции циклизации Принса, позволил получить серию новых производных 1-окса-9-азаспиро[5.5]ундекана обладающих выраженной антибактериальной активностью по отношению к антибиотико-резистентным штаммам Mtb. Найденная активность синтезированных замещенных мочевин ряда 1-окса-9-азаспиро[5.5]ундекана против патогенов группы ESKAPE является отправной точкой для поиска новых антибактериальных соединений. Разработаны методы синтеза ранее неизвестных сульфамидов спироциклического ряда. Предложенный подход к направленному синтезу неизвестных ранее спиро-гетероциклических соединений ряда 7Н-спиро[азетидин-3,5'-фуро[3,4-^]пиримидинов] привел к получению серии новых 5-нитрофуран-2-карбоксамидных производных 7 Н-спиро[азетидин-3,5'-фуро[3,4-^]пиримидинов] которые продемонстрировали высокую антимикобактериальную активность по отношению к Mtb, в том числе к штаммам с МЛУ. Соединения 9-(4-трет-бутилбензил)-4-фтор-1-окса-9-азаспиро[5.5]ундекан и 1-[(5-нитрофуран-2-ил)карбонил]-2'-циклогексил- 1#,7'#-спиро[азетидин-3,5'-фуро[3,4-^]пиримидин] по результатам исследования in vitro могут быть рекомендованы в качестве кандидатов для экспериментов in vivo.

Методология и методы исследования

В данной работе был проведён анализ и обобщение полученных данных, касающихся синтеза и биологических свойств соединений, обладающих антибактериальным действием в отношении патогенов группы ESKAPE и M. tuberculosis. Для выделения и очистки соединений, которые описаны в данной

работе, применялись основные методы органического синтеза. Чистоту и структуру всех синтезированных соединений подтверждали методами физико-химического анализа: ВЭЖХ-МС/МС, 1H и 13С ЯМР-спектроскопией, определением температуры плавления. Биологические свойства целевых веществ исследовали методами in vitro в соответствии с общепринятыми методическими рекомендациями.

Основные положения выносимые на защиту:

1. Метод получения новых потенциальных ингибиторов MmpL3, содержащих фрагмент 1-окса-9-азаспиро[5.5]ундекана;

2. Получение ряда производных мочевин содержащих фрагмент 1 -окса-9-азаспиро[5.5]ундекана;

3. Способ синтеза потенциальных ингибиторов карбоксиангидраз на основе фрагмента 9-азаспиро[5.5]ундекана;

4. Метод синтеза 5-нитрофуран-2-карбоксамидных производных ранее неизвестного 7'Н-спиро[азетидин-3,5'-фуро[3,4-<^пиримидина];

5. Оценка противомикробной активности полученных соединений в отношении бактерий группы ESKAPE и Mycobacterium tuberculosis.

Личный вклад автора состоит в сборе и анализе литературных данных по теме диссертации, а также непосредственном участии в постановке задач и разработке плана исследования. Все синтетические эксперименты, обработка и интерпретация данных физико-химических анализов и обобщение результатов биологических исследований проведены лично соискателем или под его руководством. Автор участвовал в подготовке материалов к публикациям в научных журналах, представлял результаты на всероссийских и международных конференциях.

Степень достоверности и апробация работы

Достоверность полученных результатов обеспечена тщательным подбором условий реализации экспериментов, разработанными воспроизводимыми методиками и применением общепринятых физико-химических методов определения строения органических соединений (1Н, 13С ЯМР-спектроскопией) и их индивидуальности (ВЭЖХ-МС/МС анализ), а также методами статистического анализа (для биологических исследований).

Результаты диссертационной работы представлены и обсуждены на 7 конференциях, из которых наиболее значимыми являются: «Биохимическая физика» (Москва, 2022), «Ломоносов-2023» (Москва, 2023), «Молекулярные и Биологические аспекты Химии, Фармацевтики и Фармакологии» (Санкт-Петербург, 2023), «Антибиотики и факторы бактериальной резистентности к ним» (Москва, 2023), «Молекулярный дизайн биологически активных веществ: биохимические и медицинские аспекты» (Казань, 2023).

По теме диссертации опубликовано 5 научных статей в журналах, индексируемых в международных базах данных Web of Science и Scopus, 7 тезисов докладов на российских и международных конференциях, зарегистрировано 3 патента на изобретение.

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

Туберкулез (ТБ) - инфекционное заболевание, вызываемое Mycobacterium tuberculosis (Mtb) и являющееся одной из самых серьёзных глобальных проблем в области здравоохранения. До вспышки COVID-19 туберкулез был основной причиной смертности от одного патогена, превосходя ВИЧ/СПИД [1,2]. Несмотря на быстрое развитие современной медицины, прорывов в лечении туберкулеза произошло немного. Согласно отчету ВОЗ за 2022 год, тенденция новых случаев туберкулеза с 2015 по 2022 год показана на рисунке (рис. 1A). Число подтвержденных случаев туберкулеза резко сократилось из-за пандемии COVID-19 в 2019 году, но возобновило первоначальную тенденцию к росту в 2020 году. Число смертей также выросло в 2020 году (рис. 1Б).

2010 2012 2014 2016 2018 2020 2022 2000 2004 2С08 2012 2016 2022

Рисунок 1. Глобальные тенденции в отношении новых случаев туберкулеза (A) и смертей (Б), рассчитанные ВОЗ (смертность от туберкулеза среди ВИЧ-инфицированных людей официально классифицируется как смертность, вызванная ВИЧ/СПИДом, в Международной классификации болезней) [2].

Нынешние широко используемые рекомендации по лечению туберкулеза в

России были разработаны 40 лет назад. Длительное применение антибиотиков

привело к мутациям у M. tuberculosis и связанному с этим высокому уровню

лекарственной устойчивости (МЛУ-ТБ и ШЛУ-ТБ) [3,4]. Средняя

продолжительность лечения лекарственно-устойчивого туберкулёза составляет 2

года, в то время как терапия туберкулёза чувствительного к лекартствам имеет

продолжительность 6 месяцев [5]. Схемы лечения включают препараты первой

линии, такие как пиразинамид 1 (PZA), изониазид 2 (INH), рифампицин 3 (RIF) и

этамбутол 4 (EMB) (табл. 1). Однако терапия данными препаратами часто не дает

результатов из-за возникновения устойчивости бактерий к одному или нескольким

лекарственным средствам (ЛС). В таком случае используются препараты второй

10

линии, в том числе канамицин 5, стрептомицин 6, этионамид 7, фторхинолоны 8 и пара-аминосалициловая кислота 9 (рис. 2). В лечении используются препараты второго ряда, которые менее эффективны и дороже по сравнению с лекарствами первой линии. Также они обладают перекрестной резистентностью, высокой токсичностью и не всегда доступны [6,7,8]. Действие многих из перечисленных выше препаратов достигается за счет предотвращения синтеза миколевой кислоты, что приводит к разрушению клеточной стенки бактерий, как показано в таблице 1

[9].

Таблица 1. Список противотуберкулёзных препаратов с их механизмом

действия [5].

Противотуберкулёзный препарат Год открытия Механизм действия

Изониазид 1951 Ингибирование биосинтеза миколевой кислоты клеточной стенки

Рифампицин 1972 Ингибирование бактериального ДНК-зависимого синтеза РНК

Стрептомицин 1943 Ингибирование синтеза белка

Виомицин 1951 Ингибирование синтеза белка

Канамицин 1957 Ингибирование синтеза белка

Стрептомицин 1960 Ингибирование синтеза белка

Хинолоны 1963 Ингибирование репликации и

Фторхинолоны транскрипции ДНК

Этионамид 1956 Ингибирование биосинтеза миколевой кислоты клеточной стенки

Этамбутол 1961 Ингибирование синтеза арабиногалактана клеточной стенки

Амикацин 1971 Ингибирование синтеза белка

^ара-аминосалициловая 1944 Ингибирование метаболизма фолиевой

кислота кислоты и железа

Циклосерин 1952 Ингибирование синтеза пептидогликанов

Между тем исследования в области лечения туберкулёза продвигаются очень медленно, и за последние 50 лет было одобрено только три новых препарата (деламанид, бедаквилин и претоманид) (рис. 2) [10-13]. Именно поэтому разработка и создание новых лекарственных препаратов, нацеленных на лечение МЛ на сегодняшний день является актуальной задачей во всем мире.

Рисунок 2. Химическая структура пиразинамида (PZA) (1), изониазида

(ШЩ (2), этамбутола (EMB) (3), рифампицина (RIF) (4), канамицина (5),

стрептомицина (6), этионамида (7), ципрофлоксацина (8), ^ара-аминосалициловой

кислоты (9), деламанида (10), бедаквилина (11), претоманида (12) [5].

12

1.1 Структурные компоненты клеточной стенки M. tuberculosis и их свойства

Клеточная стенка необходима для выживания и патогенеза M. tuberculosis. Она имеет сложную трехмерную гидрофобную структуру и состоит из трех субструктур, которые ковалентно связаны между собой: внутренний слой полимерного пептидогликана, средний слой разветвленного полисахарида арабиногалактана и длинноцепочечная миколевая кислота в качестве внешнего слоя [24]. Данный комплекс клеточной стенки M. tuberculosis называется миколил арабиногалактан-пептидогликаном (mAGP) [15]. В этих слоях в изобилии содержится миколевая кислота, а сам слой играет доминирующую роль в патогенезе M. tuberculosis (рис. 3) [16,17].

Рисунок 3. Слой миколевой кислоты в клеточной стенке Mtb и ее различные компонены; PL: фосфлипиды, TDM: димиколат трегалозы, GL: гликолипиды [18].

Миколевая кислота представляет собой длинноцепочечную (C60-90) жирную кислоту, которая имеет алкильную боковую цепь и гидроксильную группу в положениях а и в [19]. Она транспортируется через внутреннюю мембрану в форме мономиколатов трегалозы (TMM) и связывается с миколил арабиногалактан-пептидогликаном или включается в димиколат трегалозы (TDM), который является основной частью наружной мембраны микобактерии [20,21]. Гидрофобная и

жесткая структура внешней мембраны делает ее чрезвычайно непроницаемой для различных соединений и антибиотиков [22]. ТММ необходим для биосинтеза слоя миколевой кислоты. Его транспортировка через внутреннюю мембрану является важным этапом формирования клеточной стенки бактерии [23,24]. ТММ образуется в цитоплазме по изученным и описанным путям синтеза жирных кислот I и II (FAS I и II). Он транспортируется через внутреннюю мембрану особым бактериальным мембранным белком, называемым большим микобактериальным мембранным белком 3 (MmpL3) [18]. Затем, предположительно, с помощью шаперона ТММ может транспортироваться через периплазму [119]. ТММ служат субстратами для миколилтрансфераз комплекса антигена 85 (Ag85) (FbpA, FbpB и FbpC) на внешней мембране [26,27]. При помощи Ag85 цепи миколовой кислоты переносятся с одного ТММ на другую молекулу ТММ для синтеза димиколата трегалозы (TDM), а комплекс пептидогликан-арабиногалактан позволяет образовывать связанные с клеточой стенкой миколаты (рис. 4) [21,26,27].

Рисунок 4. Транспорт предшественников миколевой кислоты через клеточную оболочку; ТММ: мономиколаты трегалозы, FAS-1: синтаза жирных кислот-!, FAS-2: синтаза жирных кислот-П [28].

1.2 Фамакологические мишени клеточной стенки M. tuberculosis для разработки лекарственных препаратов

Препараты первого ряда, представленные изониазидом [29] и этамбутолом [30] воздействуют на клеточную стенку микобактерий, подавляя её дальнейший рост и развитие. В ходе биологических исследований были обнаружены многочисленные мишени клеточной стенки Mtb, например, еноил-(ацил-переносящая белок)-редуктаза InhA [31], арабинозилтрансфераза (EmbAB) [32], циклопропансинтетаза миколевой кислоты [33], декапренилфосфорил-Р-Б-рибоза 2л-эпимераза (DprE1/DprE2) [34,35], Ь,Б-транспептидаза (Ldt) [36], Р-кетоацил-(ацил-переносящая)-протеинсинтаза III (KasA) [37], D-аланил-Б-аланин лигаза (Ddl) [38] и FadD32 [39]. Большой микобактериальный мембранный белок 3 (MmpL3) в результате фенотипического высокопроизводительного скрининга в сочетании с поиском мишеней был выдвинут в качестве многообещающей цели для лекарств [40,41].

1.3 Большой микобактериальный мембранный белок 3 (MmpL3)

MmpL3 принадлежит к суперсемейству белков RND (суперсемейство бактериальных связывающе-транспортирующих протеинов) [42]. Геном Mtb кодирует 13 белков MmpL, из которых MmpL3, как сообщалось, участвует в биосинтезе внешней мембраны микобактерий [43]. Недавно была исследована кристаллическая структура MmpL3 из M. smegmatis в мономерном состоянии [19,44]. MmpL3 представляет собой мономерный белок с молекулярной массой в диапазоне 140-190 кДа с 12 трансмембранными a-спиралями (ТС) и двумя большими периплазматическими петлями - петлей 1 между ТС1 и ТС2 и петлей 2 между ТС7 и ТС8, для формирования периплазматических доменов N и C. N состоит из трех a-спиралей и трех Р-нитей из петли 1 и одной a-спирали (a5) из петли 2. Домен C состоит из двух a-спиралей и трех Р-нитей из петли 2 и одной a-спирали (a1) из петли 1. Взаимодействие между N и C формирует периплазматический домен с полостью в центре, который играет потенциальную роль в транспортировке ТММ [41]. К поверхности цитоплазматической мембраны прикреплены две дополнительные a-спирали (TC1a и TC7a) (рис. 5) [19,44]. Общий размер молекулы, примерно составляет 93x55x25 Á. Активность белка

обусловлена движущей силой протонов (PMF) [45].

15

мембрана

Цптог

Перпг Внутренняя

Рисунок 5. Полноразмерная вторичная структурная топологическая диаграмма MmpL3, показывающая N/C в виде C- и N-концевой поры трансмембранные спирали пронумерованные от 1 до 12 и цитоплазматический домен (CTD) [18].

1.4 MmpL3 как одна из причин антибиотикорезистентности у M. tuberculosis

Белок MmpL действует как откачивающий насос и вытесняет многие антибиотики, что приводит к лекарственной устойчивости. В работе, проведенной Li et al. при помощи различных методов были проведены эксперименты in vitro, чтобы определить участие движущей силы протонов в транспортировке ТММ. Мутация перекрестной устойчивости была изучена и картирована в центральной части 12-ти трансмембранных доменов структуры MmpL3. Считается, что конформационные изменения индуцированные протонами происходят в центральной области транспортера. Эти мутации в трансмембранном домене влияют на активность MmpL3, что подтверждалось снижением скорости переноса миколевой кислоты, и более медленным ростом мутантов. Данные конформационные изменения могут быть причиной резистентности ингибиторов MmpL3 и препятствовать их связыванию. Единственным исключением из ингибиторов, проявившим устойчивость к G253E микобактериальной MmpL3, было одно из производных пиррола [45].

Стоит отметить, что MmpL3 косвенно ответственен за вирулентность Mtb, связанную с липидным слоем оболочки, так как участвует в транспорте липидов, которые являются компонентами клеточной оболочки микобактерий. Он может выступать в качестве эффективной мишени при множественной лекарственной устойчивости и туберкулезе с чрезвычайной лекарственной устойчивостью, и,

таким образом, становится целью для открытия новых противотуберкулезных препаратов [46,47].

1.5 Ингибиторы MmpL3

В настоящее время не существует одобренного FDA препарата для лечения туберкулеза, действующего на рецептор MmpL3. В многочисленных исследованиях по поиску ингибиторов MmpL3, соединения, проявившие активность, не имеют общего фармакофора, и обладают разнообразными скаффолдами. Сообщалось, что некоторые классы соединений, такие как индол-2-карбоксамиды, пирролы, пиразолы, бензимидазолы, спироциклы, пиперидинол, бензотиазоламиды и адамантилмочевина, действуют как ингибиторы MmpL3 [48].

1.5.1 Производные адамантила

Адамантилмочевина и ее производные ранее анализировались на предмет их противотуберкулезной активности и были признаны эффективными при МИК ниже 0.1 мкг/мл. Тестирование небольшой библиотеки соединений на противотуберкулёзную активность привело к открытию соединения-хита производнго адамантилмочевины (AU1235) 13 (рис. 6). Далее исследование продолжили, синтезировав библиотеку оптимизированных молекул. Библиотека была создана путем систематической замены каждого участка молекулы аналогичным фрагментом до тех пор, пока не была получена четкая взаимосвязь между структурой и активностью в отношении микобактерии. Лучшие соединения этой серии содержали ядро из 1-адамантил-3-фенилмочевины и обладали высокой активностью против микобактерий туберкулеза и приемлемым терапевтическим индексом. Замена объемных алкильных и арилзамещеных заместителей мочевины способствовало повышению активности. Модификация центральной группы мочевины привела к снижению активности. Было отмечено, что данные соединения содержат фармакофор, соответствующий ингибиторам ферментов семейства эпоксидгидролаз. Далее, соединения были протестированы на ингибирование типичных эпоксидгидролаз: M. tuberculosis EphB и EphE; и растворимой эпоксидгидролазы человека. Многие из оптимизированных ингибиторов продемонстрировали мощное ингибирование как EphB, так и EphE, что позволяет предположить, что противотуберкулезная активность

осуществляется за счет ингибирования нескольких ферментов эпоксидгидролазы. Ингибиторы также продемонстрировали мощное ингибирование растворимой эпоксидгидролазы человека (соединения 14 и 15), но ограниченную цитотоксичность [28]. Это позволяет предположить, что будущие исследования должны быть направлены на повышение селективности ингибирования эпоксидгидролазы по отношению к ферментам M. tuberculosis [49,50].

МИК {Mtb) = 0.02 мкг/мл sEH 1С50 = 0.4 мкМ Растворимость < 0.1 мкг/мл НРРВ = 99.2%

OYKX

^—^ 15

МИК {Mtb) = 0.01 мкг/мл sEH IC50 = 0.4 мкМ Растворимость <0.1 мкг/мл НРРВ = 99.7%

Wry*

16

МИК {Mtb) = 1,56 мкг/мл sEH 1С50 = 56 мкМ Растворимость = 11,2 мкг/мл НРРВ = 99.8%

0й

J3AR 4SPR

iCrV^^i&ViK

н

AU1235 МИК {Mtb) = 0.01 мкг/мл sEH IC50 = 0.4 мкМ Растворимость < 0.1 мкг/мл НРРВ = 98.8%

%

17

МИК(МГ£) = 0.1 мкг/мл sEH IC50 = 73 мкМ Растворимость = 22,7 мкг/мл НРРВ = 95.2%

Н N.

TI 18

МИК {Mtb) = 1,56 мкг/мл sEH IC50 = 557 мкМ Растворимость = 9,54 мкг/мл НРРВ = 99.3%

Í>Y

ТХУ

r/MÍr

МИК {Mtb) = 1,56 мкг/MÍ sEH IC50 = 751 мкМ Растворимость = 1,43 мкг/мл НРРВ = 99.0%

Рисунок 6. Структуры AU1235 и его аналогов.

Дальнейшее развитие исследования было осуществлено North E. J. et al. [50]. Они разработали новую серию противотуберкулезных соединений с общим структурным фрагментом 1-адамантил-3-фенилмочевины. Серия оказалась активна в отношении микобактерий, а соединения-лидеры предыдущей работы, как было обнаружено, ингибировали мембранный транспортер MmpL3. Однако эти соединения имели плохие фармакокинетические профили in vitro, и у них была структура сходная с ингибиторами ферментов растворимой эпоксидгидролазы человека. Таким образом, в данном исследовании дальнейшая оптимизация этого

класса соединений была обусловлена тремя факторами: 1) повысить селективность противотуберкулезной активности по сравнению с активностью hsEH, 2) оптимизировать фармакокинетические профили, включая растворимость, и 3) поддерживать целевое ингибирование. Была разработана и синтезирована новая серия 1-адамантил-3-гетероарилмочевин с заменой фенильного заместителя исходного ряда пиридинами, пиримидинами, триазинами, оксазолами, изоксазолами, оксадиазолами и пиразолами (16-19, рис. 6). В этом исследовании были получены 1,3,4-оксадиазол- и пиразол-замещенные адамантилмочевины с улучшенными фармакокинетическими профилями in vitro, повышенной селективностью, хорошей противотуберкулезной активностью, с минимальными ингибирующими концентрациями ниже мкг/мл. Связывание с белками плазмы человека существенно не снижалось по сравнению с адамантилфенилмочевиной. Производные с гетероароматическим замещением были специфически активны в отношении Mtb и неактивны в отношении большинства грамотрицательных и грамположительных патогенов. Соединение 17 показало наибольшую активность, и её воздействие на мишень подтверждалась увеличением концентрации мономиколата трегалозы и снижением концентрации димиколата трегалозы [50].

Также было показано, что AU1235 приводит к накоплению рифампицина в Mtb и имеет синергический эффект с рифампицином и бедаквилином in vitro [51,52].

Сокристаллическая структура демонстрирует, что AU1235 связывается с MmpL3 аналогично SQ109, разрушая две пары Asp-Tyr для ретрансляции протонов (рис. 7) [19].

Alsayed S.S.R. et al. разработали и синтезировали производные индол-2-карбоксамида с улучшенной эффективностью и растворимостью в воде. Это ряд соединений, в которые включен адамантанольный фрагмент, показали лучшую растворимость в воде по сравнению с простыми адамантановыми кольцами [53]. Три производных адамантанола 20-22 показали почти в 2 и 4 раза более высокую активность, чем этамбутол (рис. 8). Отмечено, что наиболее мощное производное адамантанола 20 продемонстрировало высокую селективность к лекарственно-чувствительным и лекарственно-устойчивым штаммам Mtb по сравнению с клетками млекопитающих [IC50 (клетки Vero) > 169 мкМ], что свидетельствует об

отсутствии цитотоксичности. Соединение 20 также проявило двукратное повышение эффективности в отношении широко распространенного лекарственно -резистентного штамма МЛ (Я506).

* Phe649

Рисунок 7. Сокристаллическая структура Аи1235, связанная с участком MmpL3 у М. smegmatis. АШ235 представлен в виде зеленых полосок. Остатки представлены в виде серых полосок и помечены. Водородные связи показаны красными черточками [28].

20 21 МИК Mtb (H37RV&V4207) = 1.32 мкМ МИК Mtb (H37Rv&V4207) = 2.89 мкМ

22

МИК Mtb (H37RV&V4207) = 2.57 мкМ

Рисунок 8. Производные адамантола 20-22, проявившие микобактериальную активность.

Scherman M.S. et al. собрали библиотеку из 1600 мочевин (в основном адамантилмочевин), которые были синтезированы с целью повышения

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Комарова Кристина Юрьевна, 2025 год

Список литературы

1. Portevin D. et al. A polyketide synthase catalyzes the last condensation step of mycolic acid biosynthesis in mycobacteria and related organisms // Proc Natl Acad Sci U S A. - 2004. - V. 101. - №1. - P. 314-319.

2. Global Tuberculosis Report 2023, World Health Organization, Geneva, 2023. https://www.who.int/teams/global-tuberculosis-programme/tb-reports/global-tuberculosis-report-2023

3. Xia F. et al. Targeting polyketide synthase 13 for the treatment of tuberculosis // Eur. J. Med. Chem. - 2023. - V. 259. - P. 115702.

4. Khawbung J. L. et al. Drug resistant Tuberculosis: A review // Comp Immunol Microbiol Infect Dis. - 2021. - V. 74. - P. 101574.

5. Shah R. et al. Synthesis and antimycobacterial evaluation of pyrazinamide, benzimidazole and carboxamide derivatives // Jornal of Heterocyclic Chemistry. - 2022. - V. 60. - P. 183-200.

6. Prasad R. MDR TB current status // Indian J. Tub. - 2005. - V. 52. - P. 121-131.

7. Paramasivan C.N. Overview on drug resistant Tuberculosis // Indian J. Tub. -1998. - V. 45. - P. 73-81.

8. Unissa A. N., Hanna L. E., Swaminathan S.. A Note on Derivatives of Isoniazid, Rifampicin, and Pyrazinamide Showing Activity Against Resistant Mycobacterium tuberculosis // Chem. Biol. D. Des. - 2016. - V. 87. - №4. - P. 537-550.

9. Banik B.K. Chemistry for Sustainable Drug Design. In 6 p. 5 p. Microwave-assisted synthesis of antitubercular agents: A novel approach / Banik B.K. - Amsterdam, The Netherlands: Elsevier, 2020. - 1021 p. - ISBN 978-0-12-817592-7.

10. Wang S. et al. Computational characteristics of the structure-activity relationship of inhibitors targeting Pks13-TE domain // Comput. Biol. Chem. - 2023. - V. 104. - P. 107864.

11. Alsayed S.S.R., Gunosewoyo H. Tuberculosis: Pathogenesis, Current Treatment Regimens and New Drug Targets // Int. J. Mol. Sci. - 2023. - V. 24. - №6. - P. 5202.

12. Diaz J. M. A. et al. New and Repurposed Drugs for the Treatment of Active Tuberculosis: An Update for Clinicians // Respiration. - 2023. - V. 102. - №2. - P. 83100.

13. Bahuguna A., Rawat D.S. An overview of new antitubercular drugs, drug candidates, and their targets // Med. Res. Rev. - 2019. - V. 40. - №1. - P. 263-292.

14. Kalscheuer R. et al. The Mycobacterium tuberculosis capsule: a cell structure with key implications in pathogenesis // Biochem. J. - 2019. - V. 476. - №14. - P. 1995-2016.

15. Bolla J.B. Targeting MmpL3 for anti-tuberculosis drug development // Biochem. Soc. Trans. - 2020. - V. 48. - №4. - P. 1463-1472.

16. Patil K. et al. Recent therapeutic approaches for the management of tuberculosis: Challenges and opportunities // Biomed Pharmacother. - 2018. - V. 99. - P. 735-745.

17. Shetye G. S., Franzblau S. G., Cho S. New tuberculosis drug targets, their inhibitors, and potential therapeutic impact // Transl Res. - 2020. - V. 220. - P. 68-97.

18. Umare M.D., P.B. Khedekar, Chikhale R. V. Mycobacterial Membrane Protein Large 3 (MmpL3) Inhibitors: A Promising Approach to Combat Tuberculosis // ChemMedChem. - 2021. - V. 16. - №20. - P. 3136-3148.

19. Zhang B. et al. Crystal Structures of Membrane Transporter MmpL3, an Anti-TB Drug Target // Cell. - 2019. - V. 176. - №3. - P. 636-648.

20. Nataraj V. et al. Mycolic acids: deciphering and targeting the Achilles' heel of the tubercle bacillus // Mol. Microbiol. - 2015. - V. 98. - №1. - P. 7-16.

21. Varela C. et al. MmpL genes are associated with mycolic acid metabolism in mycobacteria and corynebacteria // Chem. Biol. - 2012. - V. 19. - №4. - P. 498-506.

22. Bhaskar V. et al. A Review on Benzimidazole Scaffolds as Inhibitors of Mycobacterium tuberculosis Mycolyl-arabinogalactan-peptidoglycan Complex Biosynthesis // Comb Chem High Throughput Screen. - 2023. - V. 26. - №4. - P. 668681.

23. Murphy H.N. et al. The OtsAB pathway is essential for trehalose biosynthesis in Mycobacterium tuberculosis // J. Biol. Chem. - 2005. - V. 280. - №15. - P. 1452414529.

24. Kalscheuer R. et al. Trehalose-recycling ABC transporter LpqY-SugA-SugB-SugC is essential for virulence of Mycobacterium tuberculosis // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. - 2010. - V. 107. - №50. - P. 21761-21766.

25. Xu Z. et al. MmpL3 is the flippase for mycolic acids in mycobacteria // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. - 2017. - V. 114. - №30. - P. 7993-7998.

26. Besra G.S. et al. Identification of the apparent carrier in mycolic acid synthesis // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. - 1994. - V. 91. - №26. - P. 12735-12739.

27. Takayama K. et al. Pathway to synthesis and processing of mycolic acids in Mycobacterium tuberculosis // Clin. Microbiol. Rev. - 2005. - V. 18. - №1. - P. 81-101.

28. Shao M. et al. MmpL3 inhibitors as antituberculosis drugs // Eur. J. Med. Chem. -2020. - V. 200. - P. 112390.

29. Rozwarski D.A. et al. Modification of the NADH of the isoniazid target (InhA) from Mycobacterium tuberculosis // Science. - 1998. - V. 279. - №5347. - P. 98-102.

30. Takayama K., Kilburn J.O. Inhibition of synthesis of arabinogalactan by ethambutol in Mycobacterium smegmatis // Antimicrob. Agents Chemother. - 1989. - V. 33. - №9. - P. 1493-1499.

31. Khan S. et al. Phosphorylation of enoyl-acyl carrier protein reductase InhA impacts mycobacterial growth and survival // J. Biol. Chem. - 2010. - V. 285. - №48. -P. 37860-37860.

32. Kolly G.S. et al. GtrA protein Rv3789 is required for arabinosylation of arabinogalactan in Mycobacterium tuberculosis // J. Bacteriol. - 2015. - V. 197. - №23. - P. 3686-3697.

33. Glickman M.S et al. A novel mycolic acid cyclopropane synthetase is required for cording, persistence, and virulence of Mycobacterium tuberculosis // Mol Cell. - 2000. -V. 5. - №4. - P. 717-727.

34. Gawad J., Bonde C. Decaprenyl-phosphoryl-ribose 2'-epimerase (DprE1): challenging target for antitubercular drug discovery // Chem. Cent. J. - 2018. - V. 12. -№1. - P. 72.

35. Christophe T. et al. High content screening identifies decaprenylphosphoribose 2' epimerase as a target for intracellular antimycobacterial inhibitors // PLoS Pathog. -2009. - V. 5. - №10. - P. e1000645.

36. Gupta R. et al. The Mycobacterium tuberculosis protein LdtMt2 is a nonclassical transpeptidase required for virulence and resistance to amoxicillin // Nat. Med. - 2010. -V. 16. - №4. - P. 466-469.

37. Kremer L. et al. Thiolactomycin and related analogues as novel anti-mycobacterial agents targeting KasA and KasB condensing enzymes in Mycobacterium tuberculosis // J. Biol. Chem. - 2000. - V. 275. - №22. - P. 16857-16864.

38. Brüning J.B. et al. Structure of the Mycobacterium tuberculosis D-alanine:D-alanine ligase, a target of the antituberculosis drug D-cycloserine // Antimicrob. Agents Chemother. - 2011. - V. 55. - №1. - P. 291-301.

39. Leger M. et al. The dual function of the Mycobacterium tuberculosis FadD32 required for mycolic acid biosynthesis // Chem. Biol. - 2009. - V. 16. - №5. - P. 510519.

40. Tahlan K. et al. SQ109 targets MmpL3, a membrane transporter of trehalose monomycolate involved in mycolic acid donation to the cell wall core of Mycobacterium tuberculosis // Antimicrob. Agents Chemother. - 2012. - V. 56. - №4. - P. 1797-1809.

41. Grzegorzewicz A.E. et al. Inhibition of mycolic acid transport across the Mycobacterium tuberculosis plasma membrane // Nat. Chem. Biol. - 2012. - V. 8. - №4.

- P. 334-341.

42. Nikaido H. RND transporters in the living world // Res. Microbiol. - 2018. - V. 169. - №7-8. - P. 363-371.

43. Cole S.T. et al. Deciphering the biology of Mycobacterium tuberculosis from the complete genome sequence // Nature. - 1998. - V. 393. - №6685. - P. 537-544.

44. Su C.-C. et al. MmpL3 is a lipid transporter that binds trehalose monomycolate and phosphatidylethanolamine // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. - 2019. - V. 116. - №23.

- P. 11241-11246.

45. Li W. et al. Direct Inhibition of MmpL3 by Novel Antitubercular Compounds // ACS Infect. Dis. - 2019. - V. 5. - №6. - P. 1001-1012.

46. Melly G., Purdy G.E. MmpL Proteins in Physiology and Pathogenesis of M. tuberculosis // Microorganisms. - 2019. - V. 7. - №3. - P. 70.

47. Schaaf H.S. et al. Second-line antituberculosis drugs: Current knowledge, recent research findings and controversies // Antituberc. Chemother. - 2011. - V. 40. - P. 8195.

48. Sethiya J.P. MmpL3 Inhibition: A New Approach to Treat Nontuberculous Mycobacterial Infections // Int. J. Mol. Sci. - 2020. - V. 21. - №17. - P. 6202.

49. Brown J.R. et al. The structure-activity relationship of urea derivatives as antituberculosis agents // Bioorg.Med. Chem. - 2011. - V. 19. - №18. - P. 5585-5595.

50. North E. J. et al. Design, synthesis and anti-tuberculosis activity of 1-adamantyl-3-heteroaryl ureas with improved in vitro pharmacokinetic properties // Bioorg Med Chem.

- 2013. - V. 21. - №9. - P. 2587-2599.

51. McNeil M.B. et al. Cell wall inhibitors increase the accumulation of rifampicin in Mycobacterium tuberculosis // Access Microbiol. - 2019. - V. 1. - №1. - P. e000006.

52. Li W. Synergistic Interactions of MmpL3 Inhibitors with Antitubercular Compounds In Vitro // Antimicrob. Agents Chemother. - 2017. - V. 61. - №4. - P. e02399-e02416.

53. Alsayed S.S.R. et al. Design, synthesis and antimycobacterial evaluation of novel adamantane and adamantanol analogues effective against drug-resistant tuberculosis // Bioorg. Chem. - 2021. - V. 106. - P. 104486.

54. Scherman M.S. et al. Screening a library of 1600 adamantyl ureas for anti-Mycobacterium tuberculosis activity in vitro and for better physical chemical properties for bioavailability // Bioorg. Med. Chem. - 2012. - V. 20. - №10. - P. 3255-3262.

55. Protopopova M. et al. Identification of a new antitubercular drug candidate, SQ109, from a combinatorial library of 1,2-ethylenediamines // J. Antimicrob. Chemother. - 2005. - V. 56. - №5. - P. 968-974.

56. Li W. et al. Novel insights into the mechanism of inhibition of MmpL3, a target of multiple pharmacophores in Mycobacterium tuberculosis // Antimicrob. Agents Chemother. - 2014. - V. 58. - №11. - P. 6413-6423.

57. Jia J. et al. Pharmacodynamics and pharmacokinetics of SQ109, a new diamine-based antitubercular drug // Br. J. Pharmacol. - 2005. - V. 144. - №1. - P. 80-87.

58. Chen P. et al. Synergistic interactions of SQ109, a new ethylene diamine, with front-line antitubercular drugs in vitro // J Antimicrob Chemother. - 2006. - V. 58. - №2.

- P. 332-337.

59. Reddy V.M. et al. In vitro interactions between new antitubercular drug candidates SQ109 and TMC207 // Antimicrob Agents Chemother. - 2010. - V. 54. - №7. - P. 28402846.

60. Li K. et al. Multitarget drug discovery for tuberculosis and other infectious diseases // J. Med. Chem. - 2014. - V. 57. - №7. - P. 3126-3129.

61. Pandya A. N. et al. Indole-2-Carboxamides Are Active against Mycobacterium abscessus in a Mouse Model of Acute Infection // Antimicrob. Agents Chemother. -2019. - V. 63. - №3. - P. e02245-e02318.

62. Feng X. et al. Antiinfectives targeting enzymes and the proton motive force // Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. - 2015. - V. 112. - №51. - P. e7073-e7082.

63. Rao S.P.S. et al. The protonmotive force is required for maintaining ATP homeostasis and viability of hypoxic, nonreplicating Mycobacterium tuberculosis // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. - 2008. - V. 105. - №33. - P. 11945-11950.

64. Makobongo M.O. et al. In vitro characterization of the anti-bacterial activity of SQ109 against Helicobacter pylori // PloS One. - 2013. - V. 8. - №7. - P. e68917.

65. Foss M.H. et al. Diphenylether-modified 1,2-diamines with improved drug properties for development against Mycobacterium tuberculosis // ACS Infect. Dis. -2016. - V. 2. - №7. - P. 500-508.

66. Onajole O.K. et al. Preliminary Structureactivity relationships and biological evaluation of novel antitubercular indolecarboxamide derivatives against drug-susceptible and drug-resistant Mycobacterium tuberculosis strains // J. Med. Chem. - V. 56. - №10. - P. 4093-4103.

67. Kondreddi R.R. et al. Design, synthesis, and biological evaluation of indole-2-carboxamides: a promising class of antituberculosis agents // J. Med. Chem. - 2013. - V. 56. - №21. - P. 8849-8859.

68. Rao S.P.S. et al. Indolcarboxamide is a preclinical candidate for treating multidrug-resistant tuberculosis // Sci. Transl. Med. - 2013. - V. 5. - №214. - P. 214ra168.

69. Stec J. et al. Indole-2-carboxamide-based MmpL3 inhibitors show exceptional antitubercular activity in an animal model of tuberculosis infection // J. Med. Chem. -2016. - V. 59. - №13. - P. 6232-6232.

70. Martiniano S.L., Nick J.A., Daley C.L. Nontuberculous mycobacterial infections in cystic fibrosis // Thorac. Surg. Clin. - 2019. - V. 29. - №1. - P. 95-108.

71. Choo S.W. et al. Genomic reconnaissance of clinical isolates of emerging human pathogen Mycobacterium abscessus reveals high evolutionary potential // Sci. Rep. -2014. - V. 4. - P. 4061.

72. Viljoen A. et al. Controlling extra- and intramacrophagic Mycobacterium abscessus by targeting mycolic acid transport // Front. Cell. Infect. Microbiol. - 2017. -V. 7. - P. 388.

73. Franz N.D. et al. Design, synthesis and evaluation of indole-2-carboxamides with pan anti-mycobacterial activity // Bioorg. Med. Chem. - 2017. - V. 25. - №14. - P. 3746-3755.

74. Remuinan M.J. et al. Tetrahydropyrazolo[1,5-a]pyrimidine-3-carboxamide and N-benzyl-6',7' -dihydrospiro[piperidine-4,4' -thieno[3,2-c]pyran] analogues with bactericidal efficacy against Mycobacterium tuberculosis targeting MmpL3 // PloS One. - 2013. - V. 8. - №4. - P. e60933.

75. Ballell L. et al. Fueling open-source drug discovery: 177 small-molecule leads against tuberculosis // ChemMedChem. - 2013. - V. 8. - №2. - P. 313-321.

76. Murray M. Mechanisms of inhibitory and regulatory effects of methylenedioxyphenyl compounds on cytochrome P450-dependent drug oxidation // Curr. Drug Metabol. - 2000. - V. 1. - №1. - P. 67-84.

77. Abraham D.J. Burger's Medicinal Chemistry, Drug Discovery and Development: In 8 V. V. 5 / Abraham D.J., Myers M. - New Jersey, U.S.: Wiley, 2010. - 6032 p. -ISBN: 978-1-119-53030-5.

78. Yokokawa F. et al. Discovery of tetrahydropyrazolopyrimidine carboxamide derivatives as potent and orally active antitubercular agents // ACS Med. Chem. Lett. -2013. - V. 4. - №5. - P. 451-455.

79. Cox J.A.G. et al. THPP target assignment reveals EchA6 as an essential fatty acid shuttle in mycobacteria // Nat. Microbiol. - 2016. - V. 1. - P. 15006.

80. Deidda D. et al. Bactericidal activities of the pyrrole derivative BM212 against multidrug-resistant and intramacrophagic Mycobacterium tuberculosis strains // Antimicrob. Agents Chemother. - 1998. - V. 42. - №11. - P. 3035-3037.

81. La Rosa V. et al. MmpL3 is the cellular target of the antitubercular pyrrole derivative BM212 // Antimicrob. Agents Chemother. - 2012. - V. 56. - №1. - P. 324331.

82. Biava M. et al. Antimycobacterial agents. Novel diarylpyrrole derivatives of BM212 endowed with high activity toward mycobacterium tuberculosis and low cytotoxicity // J. Med. Chem. - 2006. - V. 49. - №16. - P. 4946-4952.

83. Biava M. et al. Identification of a novel pyrrole derivative endowed with antimycobacterial activity and protection index comparable to that of the current antitubercular drugs streptomycin and rifampin // Bioorg. Med. Chem. - 2013. - V. 18. -№22. - P. 8076-8084.

84. Poce G. et al. Improved BM212 MmpL3 inhibitor analogue shows efficacy in acute murine model of tuberculosis infection // PLoS One. - 2013. - V. 8. - №2:e56980.

85. Poce G. et al. In vivo potent BM635 analogue with improved drug-like properties // Eur. J. Med. Chem. - 2018. - V. 145. - P. 539-550.

86. Poce G. et al. Development of MmpL3 inhibitors for tuberculosis treatment // Rep. Med. Chem. - 2019. - V. 52. - P. 71-96.

87. Syanley S.A. et al. Identification of novel inhibitors of M. tuberculosis growth using whole cell based high-throughput screening // ACS Chem. Biol. - 2012. - V. 7. -№8. - P. 1377-1384.

88. Raynaud C. et al. Active Benzimidazole Derivatives Targeting the MmpL3 Transporter in Mycobacterium abscessus // ACS Infect. Dis. - 2020. - V. 6. - №2. - P. 324-337.

89. Gobis K. et al. Synthesis and evaluation of in vitro antimycobacterial activity of novel 1H-benzo[d]imidazole derivatives and analogues // Eur. J. Med. Chem. - 2015. -V. 89. - P. 13-20.

90. Korycka-Machala M. et al. 1H-Benzo[d]Imidazole Derivatives Affect MmpL3 in Mycobacterium tuberculosis // Antimicrob. Agents Chemother. - 2019. - V. 63. - №10.

- P. e00441-e00459.

91. Dal Molin M. Identification of novel scaffolds targeting Mycobacterium tuberculosis // J. Mol. Med.(Berl). - 2019. - V. 97. - №11. - P. 1601-1613.

92. Tantry S.J. et al. Whole cell screen based identification of spiropiperidines with potent antitubercular properties // Bioorg. Med. Chem. Lett. - 2015. - V. 25. - №16. - P. 3234-3245.

93. Chupakhin E. et al. Spirocyclic Motifs in Natural Products // Molecules. - 2019. -V. 24. - №22. - P. 4165.

94. Hiesinger K. et al. Spirocyclic Scaffolds in Medicinal Chemistry // J. Med. Chem.

- 2021. - V. 64. - №1. - P. 150-183.

95. Zheng Y., Tice C.M., Singh S.B. The use of spirocyclic scaffolds in drug discovery // Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters. - 2014. - V. 24. - P. 3673-3682.

96. Batista V.F., Pinto D.C.G.A., Silva A.M.S. Recent in vivo advances of spirocyclic scaffolds for drug discovery // Expert Opin Drug Discovery. - 2022. - V. 17. - №6. - P. 603-618.

97. Welsch M. E., Snyder S. A., Stockwell B. R. Privileged scaffolds for library design and drug discovery // Current Opinion in Chemical Biology. - 2010. - V. 14. - P. 1-15.

98. Benedetti E., Micouin L. Have spirocyclic scaffolds been properly utilized in recent drug discovery efforts? // Expert Opin Drug Discovery. - 2024. - V. 19. - №3. -P. 263-266.

99. Moshnenko N. et al. Synthetic Routes to Approved Drugs Containing a Spirocycle // Molecules. - 2023. - V. 28. - №10. - P. 4209.

100. Lukin A. et al. Spirocyclic amino alcohol building blocks prepared via a prins-type cyclization in aqueous sulfuric acid // Tetrahedron Letters. - 2016. - V. 57. - № 30. - P. 3311-3314.

101. Krasavin M. et al. Novel FFA1 (GPR40) agonists containing spirocyclic periphery: polar azine periphery as a driver of potency // Journal of Enzyme Inh. and Med. Chem. - V. 32. - №1. - P. 29-36.

102. Krasavin M. et al. Attachment of a 5-nitrofuroyl moiety to spirocyclic piperidines produces non-toxic nitrofurans that are efficacious in vitro against multidrug-resistant Mycobacterium tuberculosis // Eur. J. Med. Chem. - 2019. - V. 166. - P. 125-135.

103. Cheng Z. et al. Machine Learning Models Identify Inhibitors of New Delhi Metallo-ß-lactamase // J. Chem. Inf. Model. - 2024. - V. 64. - №10. - P. 3977-3991.

104. Winge T. et al. Diastereoselective synthesis and structure-affinity relationships of G1 receptor ligands with spirocyclic scaffold // Org. Biomol. Chem. - 2023. - V. 21. -№38. - P. 7730-7752.

105. Dandu R.R. et al. Synthesis and evaluation of a new series of 10-cyclobutyl-6-(4-piperidyloxy)spiro[benzopyran-2,40-piperidine] derivatives as high affinity and selective histamine-3 receptor (H3R) antagonists // Bioorg. Med. Chem. Lett. - 2012. - V. 22. -№6. - P. 2151-2153.

106. Cox J.M. et al. Design, Synthesis, and Evaluation of Novel and Selective G-protein Coupled Receptor 120 (GPR120) Spirocyclic Agonists // ACS Med. Chem. Lett. - 2017. - V. 8. - P. 49-54.

107. Guardia A. et al. Easy-To-Synthesize Spirocyclic Compounds Possess Remarkable in vivo Activity against Mycobacterium tuberculosis // J. Med. Chem. - 2018. - V. 61. -P. 11327-11340.

108. Koshizawa T. et al. Discovery of novel spiro[chromane-2,4'-piperidine] derivatives as potent and orally bioavailable G-protein-coupled receptor 119 agonists // Bioorg. Med. Chem. Lett. - 2018. - V. 28. - №19. - P. 3236-3241.

109. Chellat M.F., Raguz L., Riedl R. Targeting Antibiotic Resistance // Angew Chem. Int. Ed. Engl. - 2016. - V. 55. - №23. - P. 6600-6626.

110. Saier M.H., Paulsen I.T. Phylogeny of multidrug transporters // Semin. Cell Dev. Biol. - 2001. - V. 12. - №3. - P. 205-213.

111. Domenech P., Reed M.B., Barry C.E. Contribution of the Mycobacterium tuberculosis MmpL protein family to virulence and drug resistance // Infect. Immun. -2005. - V. 73. - №6. - P. 3492-3501.

112. Alcaraz M., Edwards T.E., Kremer L. New therapeutic strategies for Mycobacterium abscessus pulmonary diseases - untapping the mycolic acid pathway // Expert Rev. Anti Infect. Ther. - 2023. - V. 21. - №8. - P. 813-829.

113. Saxena A.K., Singh A. Mycobacterial tuberculosis Enzyme Targets and their Inhibitors // Curr. Top. Med. Chem. - 2019. - V. 19. - №5. - P. 337-355.

114. Bellien J., Joannides R. Epoxyeicosatrienoic Acid Pathway in Human Health and Diseases // Journal of Cardiovascular Pharmacology. - 2013. - V. 61. - №3. - P. 188196.

115. He J. et al. Soluble epoxide hydrolase: A potential target for metabolic diseases // J. Diabetes. - 2016. - V. 8. - №3. - P. 305-313.

116. El-Sherbeni A.A., El-Kadi A.O.S. The role of epoxide hydrolases in health and disease // Arch. Toxicol. - 2014. - V. 88. - №11. - P. 2013-2032.

117. Biswal B.K. et al. Cloning, expression, purification, crystallization and preliminary X-ray studies of epoxide hydrolases A and B from Mycobacterium tuberculosis // Acta Crystallogr. Sect. F Struct. Biol. Cryst. Commun. - 2006. - V. 62. -P. 136-138.

118. Biswal B.K. et al. The molecular structure of epoxide hydrolase B from Mycobacterium tuberculosis and its complex with a urea-based inhibitor // J. Mol. Biol. -2008. - V. 381. - №4. - P. 897-912.

119. Xu Q. et al. Amoxicillin/Clavulanic Acid Against Carbapenem-Resistant GramNegative Organisms Producing Metallo-ß-Lactamase // Infect. Drug. Resist. - 2021. - V. 14. - P. 833-839.

120. Andersson V. et al. The In vitro activity of carbapenems alone and in combination with ß-lactamase inhibitors against difficult-to-treat mycobacteria; Mycobacterium tuberculosis, Mycobacterium abscessus, and Mycobacterium avium complex: A systematic review // Int. J. Mycobacteriol. - 2023. - V. 12. - №3. - P. 211-225.

121. Supuran C.T., Capasso C. An Overview of the Bacterial Carbonic Anhydrases // Metabolites. - 2017. - V. 7. - №4. - P. 56.

122. Supuran C.T. An overview of novel antimicrobial carbonic anhydrase inhibitors // Expert Opin. Ther Targets. - 2023. - V. 27. - №10. - P. 897-910.

123. Supuran C.T. Carbonic anhydrases: novel therapeutic applications for inhibitors and activators // Nat. Rev. Drug. Discov. - 2008. - V. 7. - №2. - P. 168-181.

124. Modak J.K. et al. Anti-Helicobacter pylori activity of ethoxzolamide // J Enzyme Inhib. Med. Chem. - 2019. - V. 34. - №1. - P. 1660-1667.

125. Johnson B.K. et al. The Carbonic Anhydrase Inhibitor Ethoxzolamide Inhibits the Mycobacterium tuberculosis PhoPR Regulon and Esx-1 Secretion and Attenuates Virulence // Antimicrob. Agents Chemother. - 2015. - V. 59. - №8. - P. 4436-4445.

126. Aspatwar A. et al. Mycobacterium tuberculosis ß-Carbonic Anhydrases: Novel Targets for Developing Antituberculosis Drugs // Int. J. Mol. Sci. - 2019. - V. 20. -№20. - P. 5153.

127. Supuran C.T. Drug interactions of carbonic anhydrase inhibitors and activators // Expert Opin. Drug Metab. Toxicol. - 2024. - V. 20. - №3. - P. 143-155.

128. Kumar S. et al. Recent advances in the medicinal chemistry of carbonic anhydrase inhibitors // Eur. J. Med. Chem. - 2021. - V. 209. - P. 112923.

129. Peloquin C.A., Davies G.R. The Treatment of Tuberculosis // Clin. Pharmacol. Ther. - 2021. - V. 110. - №6. - P. 1455-1466.

130. Guo W.-B. et al. Design, synthesis, and biological evaluation of ligustrazine -betulin amino-acid/dipeptide derivatives as anti-tumor agents // Eur. J. Med. Chem. -2020. - V. 185. - P. 111839.

131. Krasavin M. et al. Conjugation of a 5-nitrofuran-2-oyl moiety to aminoalkylimidazoles produces non-toxic nitrofurans that are efficacious in vitro and in vivo against multidrug-resistant Mycobacterium tuberculosis // Eur. J. Med. Chem. -

2018. - V. 157. - P. 1115-1126.

132. Saavedra O.M, Vilchis-Reyes M.A. Fluorinated aminoglycosides // Arkivoc. -

2019. - №4. - P. 178-226.

133. Palomino J.-C. et al. Resazurin Microtitre Assay Plate Simple and Inexpensive method for Detection of Drug Resistance in Mycobacterium tuberculosis // Antimicrob. Agents Chemother. - 2002. - V. 46. - №80. - P. 2720-2722.

134. Bauer A.W. et al. Antibiotic susceptibility testing by a standardized single disk method // Am. J. Clin. Pathol. - 1966. - V. 45. - №4. - P. 493-496.

135. Ning Q. et al. Ribavirin inhibits viral-induced macrophage production of TNF, IL-1, the procoagulant fgl2 prothrombinase and preserves Th1 cytokine production but inhibits Th2 cytokine response // J. Immunol. - 1998. - V. 160. - №7. - P. 3487-3493.

136. Wiegand I., Hilpert K., Hancock R.E.W. Agar and broth dilution methods to determine the minimal inhibitory concentration (MIC) of antimicrobial substances // Nat. Protoc. - 2008. - V. 3. - №2. - P. 163-175.

137. Daina A., Michielin O., Zoete V. SwissADME: a free web tool to evaluate pharmacokinetics, drug-likeness and medicinal chemistry friendliness of small molecules // Sci. Rep. - 2017. - V. 7. - P. 42717.

138. Li D.B., Rogers-Evans M., Carreira E.M. Construction of multifunctional modules for drug discovery: synthesis of novel thia/oxa-azaspiro[3.4]octanes // Org. Lett. - 2013. - V. 15. - №18. - P. 4766-4769.

139. Mosmann T. Rapid colorimetric assay for cellular growth and survival: application to proliferation and cytotoxicity assays // Journal of Immunological Methods. - 1983. -V. 65. - №1-2. - P. 55-63.

140. Першин Г.Н. Методы экспериментальной химиотерапии: практическое руководство / Першин Г.Н. - Москва: Медицина. - 1971. - С. 540.

141. Clinical Toxicology of Commercial Products: Acute Poisoning / Hodge H., Gosselin R.E., Smith R.P., Gleason M.N.; Baltimor: Williams & Wilkins, 1975. - P. 1794. - ISBN 0683036319.

142. Daina A., Zoete V. A BOILED-Egg To Predict Gastrointestinal Absorption and Brain Penetration of Small Molecules // ChemMedChem. - 2016. - V. 11. - №11. - P. 1117-1121.

143. Verma H. et al. Genome analyses of 174 strains of Mycobacterium tuberculosis provide insight into the evolution of drug resistance and reveal potential drug targets // Microb. Genom. - 2021. - V. 7. - №3. - P. mgen000542.