Design e sintesi di [F18] brequinar come sonda PET per lo studio in vivo della Diidroorotato Deidrogenasi umana

La diidroorato deidrogenasi umana (hDHODH) è un enzima chiave coinvolto della biosintesi delle pirimidine. Recentemente questo target è stato ampiamente studiato per il trattamento di patologie autoimmuni e di natura cancerogena. L'obbiettivo di questo progetto di ricerca è stato quello di esplorare le strategie sintetiche per lo sviluppo di una sonda PET per lo studio in vivo della hDHODH. Fra le diverse applicazioni che la sonda PET progettata potrebbe avere vi sono la comprensione dei processi biochimici legati all'inibizione della crescita tumorale, a seguito della somministrazione di un hDHODH inibitore. Brequinar, noto inibitore della hDHODH, è stato utilizzato come tool per mettere a punto la reazione di fluorurazione, punto focale per l'ottenimento di una sonda PET. Questa reazione è stata studiata partendo da due diversi intermedi, rispettivamente l'estere pinacolico e il tributil stagno. In entrambi i casi, abbiamo osservato la conversione dello scaffold a prodotto fluorurato. Al contempo, si è esplorato con uno studio di SAR lo scaffold del 433, inibitore della hDHODH di nuova generazione, per comprendere quale fosse la miglior posizione per inserire un atomo di fluoro e sintetizzare il prima possibile una sonda PET.

Human dihydroorotate dehydrogenase (hDHODH), is a key enzyme involved in the pyrimidine biosynthesis is a validate target for the treatment of autoimmune disease, solid tumour and recently for acute myeloid leukaemia (AML).1 In recent years, our group discovered a new class of hDHODH inhibitors based on the hydroxypyrazolo[1,5-a]pyridine scaffold being M433 the most representative compound the family.2 The purpose of this Master Thesis project is designing a new hDHODH Positron Emission Tomography (PET) probe in order to study the in vivo imaging of hDHODH activity, with important implications for clinical practice, like assisting in early detection and monitoring disease, assessment of treatment efficacy, or development of new therapies. In detail, starting from brequinar, one of the most potent hDHODH inhibitors so far discovered, the cold fluorination reaction, achieved by direct conversion of arylboronate esters and arylstannates to aryl fluorides, has been investigated and optimized. Further studies will be including the optimization of 18-F radiolabelling. At the same time, In this Thesis SAR studies based on the lead structure M433 has been carried out a with the purpose to verify the best position to insert a fluoride group in the molecular scaffold and design, as soon as possible, a PET probe. In detail, six new molecules, with different substituent were synthetases and tested, in order to verify their potency as hDHODH inhibitors. In this case, the methodology of molecular imaging will be use first, to investigate the pharmacokinetic and pharmacodynamic profile and then, to understand the role of our hDHODH inhibitor as an anti-cancer drug.