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Antikinetoplastid SAR study in 3-nitroimidazopyridine series: Identification of a novel non-genotoxic and potent anti-T. b. brucei hit-compound with improved pharmacokinetic properties

Authors :
Alexis Valentin
Pierre Verhaeghe
Patrice Vanelle
Sophie Corvaisier
Damián Muruzabal
Caroline Castera-Ducros
Nadine Azas
Sébastien Hutter
Emilie Pinault
Alexandre Destere
Alan H. Fairlamb
Clotilde Boudot
Cyril Fersing
Pascal Rathelot
Susan Wyllie
Sandra Bourgeade-Delmas
Alix Sournia-Saquet
Aurélie Malzert-Fréon
Julien Pedron
Bertrand Courtioux
Amaya Azqueta
Marc Since
Jean Luc Stigliani
Nicolas Primas
Carole Di Giorgio
Youssef Kabri
Romain Paoli-Lombardo
Institut de Chimie Radicalaire (ICR)
Aix Marseille Université (AMU)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Neuroépidémiologie Tropicale (NET)
CHU Limoges-Institut d'Epidémiologie Neurologique et de Neurologie Tropicale-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut Génomique, Environnement, Immunité, Santé, Thérapeutique (GEIST)
Université de Limoges (UNILIM)-Université de Limoges (UNILIM)
Biologie Intégrative Santé Chimie Environnement (BISCEm)
Institut Génomique, Environnement, Immunité, Santé, Thérapeutique (GEIST)
Vecteurs - Infections tropicales et méditerranéennes (VITROME)
Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Aix Marseille Université (AMU)-Institut de Recherche Biomédicale des Armées (IRBA)
Laboratoire de chimie de coordination (LCC)
Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie de Toulouse (ICT-FR 2599)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Pharmacochimie et Biologie pour le Développement (PHARMA-DEV)
Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie de Toulouse (ICT-FR 2599)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)
Universidad de Navarra [Pamplona] (UNAV)
CHU Limoges
University of Dundee
Centre d'Etudes et de Recherche sur le Médicament de Normandie (CERMN)
Université de Caen Normandie (UNICAEN)
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Institut méditerranéen de biodiversité et d'écologie marine et continentale (IMBE)
Avignon Université (AU)-Aix Marseille Université (AMU)-Institut de recherche pour le développement [IRD] : UMR237-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Source :
European Journal of Medicinal Chemistry, European Journal of Medicinal Chemistry, Elsevier, 2020, 206, pp.112668. ⟨10.1016/j.ejmech.2020.112668⟩
Publication Year :
2020
Publisher :
HAL CCSD, 2020.

Abstract

International audience; To study the antikinetoplastid 3-nitroimidazo[1,2-a]pyridine pharmacophore, a structure-activity relationship study was conducted through the synthesis of 26 original derivatives and their in vitro evaluation on both Leishmania spp and Trypanosoma brucei brucei. This SAR study showed that the antitrypanosomal pharmacophore was less restrictive than the antileishmanial one and highlighted positions 2, 6 and 8 of the imidazopyridine ring as key modulation points. None of the synthesized compounds allowed improvement in antileishmanial activity, compared to previous hit molecules in the series. Nevertheless, compound 8, the best antitrypanosomal molecule in this series (EC50 = 17 nM, SI = 2650 & E° = −0.6 V), was not only more active than all reference drugs and previous hit molecules in the series but also displayed improved aqueous solubility and better in vitro pharmacokinetic characteristics: good microsomal stability (T1/2 > 40 min), moderate albumin binding (77%) and moderate permeability across the blood brain barrier according to a PAMPA assay. Moreover, both micronucleus and comet assays showed that nitroaromatic molecule 8 was not genotoxic in vitro. It was evidenced that bioactivation of molecule 8 was operated by T. b. brucei type 1 nitroreductase, in the same manner as fexinidazole. Finally, a mouse pharmacokinetic study showed that 8 displayed good systemic exposure after both single and repeated oral administrations at 100 mg/kg (NOAEL) and satisfying plasmatic half-life (T1/2 = 7.7 h). Thus, molecule 8 appears as a good candidate for initiating a hit to lead drug discovery program.

Details

Language :
English
ISSN :
02235234 and 17683254
Database :
OpenAIRE
Journal :
European Journal of Medicinal Chemistry, European Journal of Medicinal Chemistry, Elsevier, 2020, 206, pp.112668. ⟨10.1016/j.ejmech.2020.112668⟩
Accession number :
edsair.doi.dedup.....8da65e5f41670c644ea019b322c91450