Preclinical pharmacology and antitumour activity of the novel sequence-selective DNA minor-groove cross-linking agent DSB-120

Abstract

We examined the in vitro cytotoxicity, antitumour activity and preclinical pharmacokinetics of the novel sequence-selective, bifunctional alkylating agent DSB-120, a synthetic pyrrolo[1,4][2,1-c]benzodiazepine dimer. DSB-120 was shown to be a potent cytotoxic agent in vitro against a panel of human colon carcinomas [50% growth-inhibitory concentration (IC50) 42 +/- 7.9 nM, mean +/- SE, n = 7] and two rodent tumours (L1210 and ADJ/PC6). Antitumour activity was assessed in the bifunctional alkylating-agent-sensitive murine plasmacytoma ADJ/PC6 using a variety of administration protocols. The maximal antitumour effects were observed following a single i.v. dose but the therapeutic index was only 2.6. DSB-120 was less effective when given i.p. either singly or by a daily x 5 schedule. After a single i.v. dose at the maximum tolerated dose (MTD, 5 mgkg-1) the plasma elimination was biphasic, with a short distribution phase (t1/2 alpha 4 min) being followed by a longer elimination phase (t1/2 beta 38 min). Peak plasma concentrations were 25 micrograms ml-1, the clearance was 1.3 ml g-1 h-1 and the AUC0-infinity was 230 micrograms ml-1 min. Concentrations of DSB-120 in ADJ/PC6 tumours were very low, showing a peak of 0.4 micrograms g-1 at 5 min. The steady-state tumour/plasma ratio was about 5% and the AUC was only 2.5% of that occurring in the plasma. DSB-120 appeared to be unstable in vivo, with only 1% of an administered dose being recovered unchanged in 24-h urine samples. Plasma protein binding was extensive at 96.6%. In conclusion, the poor antitumour activity of DSB-120 may be a consequence of low tumour selectivity and drug uptake as a result of high protein binding and/or extensive drug metabolism in vivo.

Entwicklung Pyrrolobenzodiazepin(PBD)‐haltiger Antikörper‐Wirkstoff‐Konjugate (ADCs) ausgehend von Anthramycin

“…DSB-120 ist in vivo nur schwach wirksam, was teilweise auf seine hohe Reaktivität gegenüber zellulären Thiol-haltigen Molekülen, wie Glutathion, zurückzuführen ist. [50] Die Einführung von C2/C2'-exoUngesättigtheit wie in SJG-136 führt jedoch zu einer Gesamterhçhung der DNA-Bindungsaffinität und der Zytotoxizität sowie zu einer geringeren Reaktivität gegenüber zellulären Nucleophilen, wodurch mçglicherweise ein hçherer Anteil des Wirkstoffs seine Ziel-DNA erreicht. Modellierungsstudien haben gezeigt, dass C2/C2'-Ungesättigtheit eine Einebnung des C-Rings bewirkt, was zu stärkeren Van-derWaals-Kontakten in der kleinen Furche führen [10] und so zur verbesserten DNA-Bindungsaffinität beitragen kçnnte.…”

“…Mutmaßlich ist dies darauf zurückzuführen, dass die N10-C11-Imineinheiten wegen des komplett gesättigten Zustands des C-Rings zu elektrophil sind, weshalb das Molekül mit extra-und intrazellulären Thiol-haltigen Nucleophilen reagiert, bevor es sein DNA-Ziel erreicht hat. [50,56] Die Einführung von Methylensubstituenten in den C2/ C2'-Positionen lieferte SJG-136 (6 a; Abbildung 1) [10] und schien die Elektrophilie der N10-C11-Imineinheiten zu verringern. Somit erhçht sich die Mçglichkeit, dass das Molekül seine Ziel-DNA in den Zellkernen erreicht.…”

“…[11b] Untersuchungen der Zytotoxizität ergaben, dass ein Mitglied der Reihe (mit n = 3) in 60 Tumorzelllinien einen durchschnittlichen LC 50 -Wert von ca. 50 mm hat.…”

“…Obwohl dieser Assay keine Unterscheidung zwischen monoalkylierten und vernetzten Addukten ermçglicht, wurde zur Zeit der Verçffentlichung angenommen, dass die T-Stops hauptsächlich mit den Vernetzungen zwischen Strängen as- [66] Angewandte Chemie Aufsätze soziiert sind. [22] In Übereinstimmung mit den DNA- 50 Assay) gewonnen, der zeigte, dass SJG-136 die Spaltung des pGL3-C-Plasmids an der BglII-Sequenz 5'-AGATCT-3' (eine bevorzugte SJG-136-Vernetzungsstelle) bei niedrigen Konzentrationen inhibieren kann.…”

“…[67] SJG-136 wurde zunächst in acht verschiedenen Zelllinien mit dem MTTWachstumsinhibierungstest untersucht, und ein durchschnittlicher GI 50 -Wert (die Konzentration, bei der 50 % der maximalen Inhibierung der Zellproliferation auftritt) von 212 pm wurde bestimmt (Bereich: 2.1 pm in ovarialen A2780-Zellen bis 2.3 nm in Darm-HCT-15-Zellen). [67] Der CometAssay wurde in einigen dieser Zelllinien zur Erkennung von Vernetzungen zwischen DNA-Strängen nach einer einstün-digen Behandlung mit SJG-136 bei 0.1 nm bis 10 mm eingesetzt.…”