![](img/space.gif) |
Novel carbohydrate derivatives against the Trypanosoma parasite causing Chagas disease. Chemical and parasitological investigations.
|
Help
Print
|
Here you can view and search the projects funded by NKFI since 2004
Back »![](img/space.gif)
![](img/space.gif)
|
![](img/print_ver.gif) |
Details of project |
|
|
Identifier |
![](img/space.gif) 109671 |
Type |
NN |
Principal investigator |
Szilágyi, László |
Title in Hungarian |
Új szénhidrát-származékok a Chagas betegséget okozó Trypanosoma paraziták ellen. Kémiai és parazitológiai kutatások. |
Title in English |
Novel carbohydrate derivatives against the Trypanosoma parasite causing Chagas disease. Chemical and parasitological investigations. |
Keywords in Hungarian |
parazita gátlás, Trypanosoma cruzi, kén, szelén, in vitro, enzimgátlás, NMR, ITC, SPR, röntgendiffrakció, molekulamodellezés |
Keywords in English |
antiparasite, Chagas disease, sulfur, selenium, in vitro, NMR, ITC, SPR, enzyme inhibition, X-ray, molecular modelling |
Discipline |
Organic, Biomolecular, and Pharmaceutical Chemistry (Council of Physical Sciences) | 40 % | Ortelius classification: Molecular modelling | Organic, Biomolecular, and Pharmaceutical Chemistry (Council of Physical Sciences) | 30 % | Microbiology: virology, bacteriology, parasitology, mycology (Council of Medical and Biological Sciences) | 30 % |
|
Panel |
Natural Sciences Committee Chairs |
Department or equivalent |
Department of Organic Chemistry (University of Debrecen) |
Participants |
E. Kövér, Katalin Erdődi, Ferenc Fehér, Krisztina Illyés, Tünde Zita
|
Starting date |
2013-09-01 |
Closing date |
2018-06-30 |
Funding (in million HUF) |
12.684 |
FTE (full time equivalent) |
4.92 |
state |
closed project |
Summary in Hungarian A kutatás összefoglalója, célkitűzései szakemberek számára Itt írja le a kutatás fő célkitűzéseit a témában jártas szakember számára. Jelen pályázat a Trypanosoma cruzi protozoa, a Chagas-betegség kórokozója ellen hatásos molekulák kutatását tűzi ki célul a Debreceni Egyetem Kémiai Intézete és az Antofagasta-i Egyetem (Chile) Parazitológiai és Kémiai Intézete kutatóinak együttműködése keretében. Kutatócsoportjaink az elmúlt két évben ígéretes előzetes eredményeket értek el e tématerületen; jelen munkaterv ezek kiterjesztését és továbbfejlesztését célozza egy komplex, szinergikus megközelítés keretében, amely magában foglalja a kémiai szintéziseket, a parazitológiai teszteket, és a szerkezet-hatás összefüggések vizsgálatát az alábbiak szerint: - Innovatív szerkezetű, S-, Se, vagy N-glikozidos kötéseket tartalmazó szénhidrát-származékok szintézise; - Ezen molekulák széleskörű tesztelése a Chagas-kórt előidéző protozoák ellen; - Az antiparazita-hatással bíró molekulák szerkezetének részletes vizsgálata folyadék- és szilárd fázisban modern NMR és röntgendiffrakciós technikákkal; - Az aktív ligandumok szerkezetét, molekuláris dinamikáját és termodinamikai paramétereit a TcTS és TR enzimekkel kölcsönhatásban NMR, röntgendiffrakciós, ITC és SPR módszerekkel, valamint molekuláris modellezési számításokkal vizsgáljuk; - A folyadék- és szilárdfázisú szerkezeti információkra támaszkodva a potenciális terápiás fejlesztés vezérfonalául szolgáló összefüggések feltárása.
Mi a kutatás alapkérdése? Ebben a részben írja le röviden, hogy mi a kutatás segítségével megválaszolni kívánt probléma, mi a kutatás kiinduló hipotézise, milyen kérdéseket válaszolnak meg a kísérletek. A Chagas-kór kezelésére jelenleg mindössze két gyógyszer áll rendelkezésre, amelyeket az 1960-70-es években fejlesztettek ki. Ezek hatása nem kielégítő, különösen a betegség krónikus változatában. Ezért sürgetően szükség van újabb Chagas-ellenes terapeutikumok felfedezésére irányuló kutatásokra.
Az általunk javasolt közelítés legfontosabb innovatív eleme a vizsgálni tervezett molekulák szerkezetében keresendő. Szénhidrát származékok hatását eddig alig vizsgálták; előzetes eredményeink (közlésre benyújtva) viszont azt mutatták, hogy diszulfid/szelenid- interglikozidos kötést tartalmazó új származékaink ígéretesek az antitrypanosoma-hatás tekintetében. Az újabb szintetikumok tervezését ezekre a megfigyelésekre alapozzuk, ezt követően pedig iteratíve finomítjuk a biológiai eredmények és az alább vázolt kötődési vizsgálatok függvényében.
Feltételezzük, hogy a T. cruzi és hasonló protozoa parazitákban két fő enzim lehet potenciális terapeutikus célpont. A trypanotion reduktáz (TR) létfontosságú a paraziták oxidatív stressz elleni védelmében egy, az emlősökétől eltérő redox mechanizmus révén. Molekuláink tervezésénel ezen redox mechanizmusba (tiol/diszulfid csere) történő beavatkozást célozzuk meg. A másik enzim a T.cruzi transz-szialidáz (TcTS), amelyet a paraziták a gazdaszervezet immunreakciójának kivédésére vetnek be. Ezen enzim aktivitását megfelelően tervezett galaktóz-származékok segítségével kívánjuk gátolni. A gátlás hatásfokát és molekuláris szerkezeti hátterét mindkét enzim esetében NMR, röntgendiffrakciós, ITC és SPR és molekuláris modellezési módszerekkel vizsgáljuk.
Mi a kutatás jelentősége? Röviden írja le, milyen új perspektívát nyitnak az alapkutatásban az elért eredmények, milyen társadalmi hasznosíthatóságnak teremtik meg a tudományos alapját. Mutassa be, hogy a megpályázott kutatási területen lévő hazai és a nemzetközi versenytársaihoz képest melyek az egyediségei és erősségei a pályázatának! A Chagas-betegség egy Dél-Amerikában pusztító járványos parazitózis, mintegy 12-14 millió fertőzéssel, és több, mint 15 000 halálesettel évente. Megjelenik továbbá HIV-fertőzötteknél is opportunista betegségként, és ugyanezen okból vérkészítmények is fertőzöttek lehetnek. A Chagas-kór kezelésére jelenleg csak két gyógyszer áll rendelkezésre, az 1960-70-es évekből amelyek hatása nem kielégítő, különösen a betegség krónikus változatában. Ezért sürgető igény van újabb Chagas-ellenes terapeutikumok kifejlesztésére.
A Debreceni Egyetem Kémiai Intézete és az Antofagasta-i Egyetem, Chile, Parazitológiai és Kémiai Intézete kutatóinak együttműködése keretében nemrég ígéretes előzetes eredményeket értünk el a Debrecenben szintetizált új, szénhidrát molekulák parazitaellenes vizsgálatában. Jelen pályázatunkban javaslatot teszünk ezen kutatások nagyobb léptékű kiterjesztésére gyógyszerjelölt molekulák kifejlesztésére a Chagas betegség kórokozója, a Trypanosoma cruzi protozoa ellen.
Munkatervünk komplex megközelítésben magába foglalja a vegyületek kémiai szintézisét, parazitológiai tesztelését és szerkezet-hatás összefüggések feltárását. Ezen vizsgálatokat modern kémiai és biológiai metodikák, mint pl. NMR spektroszkópia, röntgendiffrakció, termodinamikai, kinetikai módszerek (ITC, SPR) és molekuláris modellezés alkalmazásával végezzük.
A javasolt kutatások reményeink szerint lényeges új ismereteket eredményeznek a megközelítés komplex, szinergikus jellegéből fakadóan olyan új molekulák felfedezésére, amelyek ígéretesek antiparazita hatású terapeutikumokká történő továbbfejlesztésre.
Prioritásként kezeljük a pályázatban a doktorandusz hallgatók és fiatal kutatók/posztdoktorok részvételét. A kutatási együttműködés során kialakuló nemzetközi kapcsolatokon túlmenően biztosítani szeretnénk számukra a szakmai fejlődésükhöz elengedhetetlen továbbképzést. Ennek érdekében részben speciális PhD kurzusok tartását tervezzük Antofagastában, ill. ezt kiegészítő gyakorlati metodikai tréninget a Debrecenbe érkező vendéghallgatók/kutatók részére. Ezen programok megvalósításához jelentős segítséget fog nyújtani a két egyetem közötti együttműködési szerződés (csatolva).
A kutatás összefoglalója, célkitűzései laikusok számára Ebben a fejezetben írja le a kutatás fő célkitűzéseit alapműveltséggel rendelkező laikusok számára. Ez az összefoglaló a döntéshozók, a média, illetve az érdeklődők tájékoztatása szempontjából különösen fontos az NKFI Hivatal számára. A Chagas-betegség egy Dél-Amerikában pusztító járványos parazitózis, mintegy, 12-14 millió fertőzéssel, és több, mint 15 000 halálesettel évente. Megjelenik továbbá HIV-fertőzötteknél is opportunista betegségként, és ugyanezen okból vérkészítmények is fertőzöttek lehetnek. A kezelésre jelenleg mindössze két gyógyszer áll rendelkezésre, az 1960-70-es évekből. Ezek hatása nem kielégítő, különösen a betegség krónikus fázisában. Ezért sürgető igény van újabb, hatásos terapeutikumok kifejlesztésére.
A Debreceni Egyetem Kémiai Intézete és az Antofagasta-i Egyetem (Chile) Parazitológiai és Kémiai Intézete kutatóinak együttműködése keretében nemrég ígéretes eredmények születtek. Egy előzetes, kis léptékű feltáró vizsgálat során a Debrecenben szintetizált vegyületek közül több is hatásosabbnak bizonyult, mint a jelenleg alkalmazott gyógyszerek. Erre alapozva teszünk javaslatot nagyobb léptékű vizsgálatok beindítására új, szénhidrát alapú molekulák szintézisére Debrecenben és azok parazitaellenes hatásának tesztelésére Antofagasta-ban. Reményeink szerint kutatásaink új, gyógyszerjelölt származékokat eredményeznek, amelyek a Chagas-kór kezelésére alkalmas terapeutikum(okk)á lesznek továbbfejleszthetők.
Ezen programok megvalósításához jelentős segítséget fog nyújtani a két egyetem közötti együttműködési szerződés (csatolva) kölcsönös kutatócserékről és kooperációról a PhD-képzésben. Úgy véljük, hogy a betegség globális kihívására a nemzetközi együttműködés lehet az adekvát válasz, és kezdeményezésünk hasznos hozzájárulást jelenthet az elhanyagolt trópusi betegségek leküzdésére a WHO által nemrég elindított kampányhoz is.
| Summary Summary of the research and its aims for experts Describe the major aims of the research for experts. Summary of proposed research including key goals for scientifically qualified assessors The present initiative represents a collaborative effort between scientists at the Institute of Chemistry, University of Debrecen, Hungary, and the Department of Molecular Parasitology and of Chemistry, University of Antofagasta, Chile, towards identifying chemical structures with the promise to develop therapeutics with antiprotozoan activity especially against Trypanosoma cruzi, the causative agent of Chagas disease. Based on promising preliminary results obtained in previous collaboration between the two groups in the last two years our research plan will include a complex, synergistic approach, involving chemical syntheses, parasitological tests and structure-activity studies as follows.
- Innovative carbohydrate structures with S-, Se- and/or N-glycosidic linkages will be synthesized; - extensive testing will be conducted against parasites involved in the Chagas disease; - detailed solution- and solid state structures will be determined for compounds with significant antiparasitic activity using advanced NMR and X-ray techniques; - structures, molecular dynamics and thermodynamical parameters of the active ligands will be determined in interactions with TcTS and TR enzymes using NMR, X-ray and ITC and SPR methods and molecular modelling; - comparison of the solid- and solution-state data will then be instrumental to draw conclusions with regard to correlations between biological activity and chemical (stereo)structure to establish guidelines for further research.
What is the major research question? Describe here briefly the problem to be solved by the research, the starting hypothesis, and the questions addressed by the experiments. What is your research question? Current treatments of the Chagas diease are based on only two drugs introduced in the 1960s and 1970s. These are, however, unsatisfactory especially in the chronic state of the disease. There is, therefore, an urgent need for the development of new antichagasic drugs.
The innovative aspect of our approach lies basically in the molecular structures designed for testing. Carbohydrates have seldom been tested thus far but our preliminary results indicated (submitted for publication) that novel structures incorporating disulfide/selenide glycosidic linkages are promising candidates for antitrypanosoma activity. The synthesis design will be first built on these observations and then iteratively refined depending on the biological results and on the binding studies as follow.
We are hypothesizing that two key enzymes of protozoan parasites like T. cruzi might be potential drug targets. Trypanothione reductase (TR) is essential in protecting parasitic protozoa against oxidative stress by a redox metabolism which does not occur in mammalian cells. Therefore, the compounds mentioned might be effective against T.cruzi via interfering with this TR-mediated redox mechanism. T.cruzi trans-sialidase (TcTS) is another enzyme used by the parasites as a defense against the host immune system. Inhibiting the action of TcTS by synthetic galactose derivatives may contribute to the mechanism of antitrypanosome activity. The inhibition efficiencies to both enzymes will be assessed by binding studies using an array experimental methods such as NMR, X-ray diffraction, thermodynamical studies and molecular modelling.
What is the significance of the research? Describe the new perspectives opened by the results achieved, including the scientific basics of potential societal applications. Please describe the unique strengths of your proposal in comparison to your domestic and international competitors in the given field. What is the significance of your research? Chagas disease is an endemic parasitosis in Latin America with 12–14 million people infected and causing > 15 000 deaths each year. It has also become an opportunistic disease in HIV-infected individuals and, for the same reason, blood banks may also be infected. Current treatments are based on two drugs, introduced in the 1960s and 1970s, which have undesirable side effects and controversial use especially for chronic cases. There is, therefore, an urgent need for the development of new antichagasic drugs.
Promising preliminary results were obtained in previous collaboration between scientists at the Institute of Chemistry, University of Debrecen, Hungary, and the Departments of Medical Technology and of Chemistry, Antofagasta, Chile, in testing antiparasitic activities of novel carbohydrate molecules synthesized in Debrecen. We now propose to extend these studies on a larger scale for selecting new drug candidates against Trypanosoma cruzi the causative agent of Chagas disease.
Our research plan includes a complex approach, involving chemical syntheses, parasitological testing and structure-activity studies. These activities will be supported by state of the art biological and chemical methodologies such as NMR spectroscopy, X-ray crystallography, thermodynamic studies and molecular modelling.
The proposed collaborative research is expected to result in significant new knowledge, due to the inherent synergy of the approach outlined, towards identifying chemical structures with the promise to develop therapeutics with antiparasitic activity. Due to the global aspects of the targeted parasitic disease international collaboration on the subject is more than warranted.
Another priority will be to involve PhD students and young researchers from both sides by offering them, in addition to extensive participation in research, curriculum development and training in advanced methodologies via special graduate courses to be held in Antofagasta and student exchange. Such programs will be facilitated by a university-wide collaboration agreement between the Universities of Debrecen and Antofagasta (attached).
Summary and aims of the research for the public Describe here the major aims of the research for an audience with average background information. This summary is especially important for NRDI Office in order to inform decision-makers, media, and others. Summary and aims of the proposed resesearch for public Chagas disease is an endemic parasitosis in Latin America with 12–14 million people infected and causing > 15 000 deaths each year. It has also become an opportunistic disease in HIV-infected individuals due to international migration. For the same reason, blood banks may be infected by T.cruzi, the causative agent of the disease. Current treatments are based on two drugs, introduced in the 1960s and 1970s, which have undesirable side effects for chronic cases. There is, therefore, an urgent need for the development of new antichagasic drugs.
Promising preliminary results were obtained recently in a collaboration between scientists at the Institute of Chemistry, University of Debrecen, Hungary, and the Departments of Medical Tecnolology and of Chemistry, Antofagasta, Chile. In a small-scale pilot study some of the compounds synthesized in Debrecen showed remarkable activity against T.cruzi. Now we propose to extend testing on a larger scale of novel carbohydrate-based molecules for selecting new drug candidates. Compounds with favorable antiparasitic activities will be fed into the pharmacological development pipeline. Due to the global aspects of the targeted parasitic disease, international collaboration on the subject is more than warranted. Such programs will be facilitated by a university-wide collaboration agreement, on mutual exchange and PhD education and training between the Universities of Debrecen and Antofagasta (attached). Our initiative may, furthermore, represent a valuable contribution to the WHO campaign against neglected tropical diseases (NTDs) started recently.
|
![](img/space.gif)
|
|
|
![](img/shadow_right_up.gif)
|
![](img/shadow_left_bottom.gif)
|
![](img/shadow_right_bottom.gif)
|
![](img/space.gif)
![](img/space.gif)
![](img/space.gif)
|
![](img/print_ver.gif) |
List of publications |
|
|
Sabine André, Katalin E. Kövér, Hans-Joachim Gabius, László Szilágyi: Thio- and selenoglycosides as ligands for biomedically relevant lectins: Valency–activity correlations for benzene-based dithiogalactoside clusters and first assessment, Bioorg. Med. Chem. Letters, vol. 25, p. 931–935, 2015 | Tamás Szabó, László Szilágyi: Syntheses of glycosylated bimane derivatives, Heterocyclic and Elemento-organic Discussion Group of the HAS, Annual meeting at Balatonszemes, 21 May (oral presentation, in Hungarian), 2014 | Tamás Szabó, László Sziágyi: Syntheses of glycosylated bimane derivatives, Carbohydrate, Nucleic Acids & Antibiotics Discussion Group of the HAS, Annual meeting at Mátraháza, 23 May (oral presentation, in Hungarian), 2014 | Tamás Szabó, László Szilágyi: Syntheses of glycosylated bimane derivatives, Heterocyclic and Elemento-organic Discussion Group of the HAS, Annual meeting at Balatonszemes, 21 May (oral presentation, in Hungarian), 2014 | Tamás Szabó, László Sziágyi: Syntheses of glycosylated bimane derivatives, Carbohydrate, Nucleic Acids & Antibiotics Discussion Group of the HAS, Annual meeting at Mátraháza, 23 May (oral presentation, in Hungarian), 2014 | Tamás Szabó, László Szilágyi: Thio- and selenoglycosyl derivatives of bimanes as potential antitrypanosomal agents. Syntheses and fluorescent studies, BIOHETEROCYCLES. 2015. XVI International Conference on Heterocycles in Bioorganic Chemistry. Metz, France, June 8-11. P039, 2015 | Sabine André, Katalin E. Kövér, Hans-Joachim Gabius, László Szilágyi: Thio- and selenoglycosides as ligands for biomedically relevant lectins: Valency–activity correlations for benzene-based dithiogalactoside clusters and first assessment, Bioorg. Med. Chem. Letters, vol. 25, p. 931–935, 2015 | István Timári, Tünde Z. Illyés, Ralph W. Adams, Mathias Nilsson, László Szilágyi, Gareth A. Morris, Katalin E. Kövér: Precise Measurement of Long-Range Heteronuclear Coupling Constants by a Novel Broadband Proton–Proton-Decoupled CPMG-HSQMBC Method, Chem. Eur. vol. 21, p. 3472-3479, 2015 | Tünde-Zita Illyés, Sára Balla, Attila Bényei, Ambati Ashok Kumar, István Timári, Katalin E. Kövér, László Szilágyi: Exploring the Syntheses of Novel Glycomimetics. Carbohydrate Derivatives with Se-S- or Se-Se- Glycosidic Linkages, ChemistrySelect 1, 2383 – 2388., 2016 | Tamás Szabó, László Szilágyi: Syntheses of glycosylated bimane derivatives, Heterocyclic and Elemento-organic Discussion Group of the HAS, Annual meeting at Balatonszemes, 21 May (oral presentation, in Hungarian), 2014 | Tamás Szabó, László Sziágyi: Syntheses of glycosylated bimane derivatives, Carbohydrate, Nucleic Acids & Antibiotics Discussion Group of the HAS, Annual meeting at Mátraháza, 23 May (oral presentation, in Hungarian), 2014 | Tamás Szabó, László Szilágyi: Thio- and selenoglycosyl derivatives of bimanes as potential antitrypanosomal agents. Syntheses and fluorescent studies, BIOHETEROCYCLES. 2015. XVI International Conference on Heterocycles in Bioorganic Chemistry. Metz, France, June 8-11. P039, 2015 | István Timári, Tünde Z. Illyés, Ralph W. Adams, Mathias Nilsson, László Szilágyi, Gareth A. Morris, Katalin E. Kövér: Precise Measurement of Long-Range Heteronuclear Coupling Constants by a Novel Broadband Proton–Proton-Decoupled CPMG-HSQMBC Method, Chem. Eur. vol. 21, p. 3472-3479, 2015 | Tünde-Zita Illyés, Sára Balla, Attila Bényei, Ambati Ashok Kumar, István Timári, Katalin E. Kövér, László Szilágyi: Exploring the Syntheses of Novel Glycomimetics. Carbohydrate Derivatives with Se-S- or Se-Se- Glycosidic Linkages, ChemistrySelect 1, 2383 – 2388., 2016 | Herbert Kaltner, Tamás Szabó, Krisztina Fehér, Sabine André, Sára Balla, Joachim C.Manning, László Szilágyi, Hans-Joachim Gabius: Bivalent O-glycoside mimetics with S/disulfide/Se substitutions and aromatic core: Synthesis, molecular modeling and inhibitory activity on biomedically relevant lectins, Bioorg. Med. Chem., 25, 3158-70., 2017 | Jaime Franco, Florencia Sardi, László Szilágyi , Katalin E. Kövér , Krisztina Fehér, Marcelo A. Comini: Diglycosyl diselenides alter redox homeostasis and glucose consumption of infective African trypanosomes, International Journal for Parasitology: Drugs and Drug Resistance 7, 303-313, 2017 | István Timári, László Szilágyi, Katalin E. Kövér: PSYCHE CPMG–HSQMBC: An NMR Spectroscopic Method for Precise and Simple Measurement of Long-Range Heteronuclear Coupling Constants, Chem. Eur. 21, 13939-13942, 2015 | István Timári, Lukas Kaltschnee, Mária H. Raics, Felix Roth, Nicholle G. A. Bell, Ralph W Adams, Mathias Nilsson, Dušan Uhrín, Gareth A. Morris, Christina M. Thiele and Katalin E. Kövér: Real-time broadband proton-homodecoupled CLIP/CLAP-HSQC for automated measurement of heteronuclear one-bond coupling constants, RSC Advances, 6, 87848-87855., 2016 | Zoltán Kónya, Bálint Bécsi, Andrea Kiss, László Szilágyi, Katalin E. Kövér, Ferenc Erdődi: Aromatic derivatives of selenoglycosides: activators of protein phosphatase-1 and -2A, EMBO Europhosphatase Conference 2017 P43, 2017 | Tünde-Zita Illyés, Sára Balla, Attila Bényei, Ambati Ashok Kumar, István Timári, Katalin E. Kövér, László Szilágyi: Exploring the Syntheses of Novel Glycomimetics. Carbohydrate Derivatives with Se-S- or Se-Se- Glycosidic Linkages, ChemistrySelect 1, 2383 – 2388., 2016 | Jaime Franco, Florencia Sardi, László Szilágyi , Katalin E. Kövér , Krisztina Fehér, Marcelo A. Comini: Diglycosyl diselenides alter redox homeostasis and glucose consumption of infective African trypanosomes, Int. J. Parasitol. Drugs & Drug Resist. 7, 303-313, 2017 | Zoltán Kónya, Bálint Bécsi, Andrea Kiss, István Tamás, Beáta Lontay, László Szilágyi, Katalin E. Kövér, Ferenc Erdődi: Aralkyl selenoglycosides and related selenosugars in acetylated form activate protein phosphatase-1 and -2A, Bioorg. Med. Chem. 26, 1875-1884., 2018 | Tamás Szabó, László Szilágyi*, Attila Bényei: Bivalent glycoconjugates based on 1,5-diazabicyclo[3.3.0]octa-3,6-diene-2,8-dione as a central scaffold. The Bimane story revisited., Tetrahedron, közlésre beküldve, 2018 |
![](img/space.gif)
|
|
|
![](img/shadow_right_up.gif)
|
![](img/shadow_left_bottom.gif)
|
![](img/shadow_right_bottom.gif)
|
![](img/space.gif) Back »
|
![](img/space.gif) |
|