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Borsoi AF, Alice LM, Sperotto N, Ramos AS, Abbadi BL, Macchi Hopf FS, Silva Dadda AD, Rambo RS, Madeira Silva RB, Paz JD, Pissinate K, Muniz MN, Neves CE, Galina L, González LC, Perelló MA, de Matos Czeczot A, Leyser M, de Oliveira S, de Araújo Lock G, de Araújo BV, Costa TD, Bizarro CV, Basso LA, Machado P. Antitubercular Activity of Novel 2-(Quinoline-4-yloxy)acetamides with Improved Drug-Like Properties. ACS Med Chem Lett 2022; 13:1337-1344. [PMID: 35978694 PMCID: PMC9376999 DOI: 10.1021/acsmedchemlett.2c00254] [Citation(s) in RCA: 0] [Impact Index Per Article: 0] [Reference Citation Analysis] [What about the content of this article? (0)] [Affiliation(s)] [Abstract] [Key Words] [Grants] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 05/26/2022] [Accepted: 07/14/2022] [Indexed: 11/28/2022] Open
Abstract
Using cycloalkyl and electron-donating groups to decrease the carbonyl electrophilicity, a novel series of 2-(quinoline-4-yloxy)acetamides was synthesized and evaluated as in vitro inhibitors of Mycobacterium tuberculosis (Mtb) growth. Structure-activity relationship studies led to selective and potent antitubercular agents with minimum inhibitory concentrations in the submicromolar range against drug-sensitive and drug-resistant Mtb strains. An evaluation of the activity of the lead compounds against a spontaneous qcrB mutant strain indicated that the structures targeted the cytochrome bc 1 complex. In addition, selected molecules inhibited Mtb growth in a macrophage model of tuberculosis infection. Furthermore, the leading compound was chemically stable depending on the context and showed good kinetic solubility, high permeability, and a low rate of in vitro metabolism. Finally, the pharmacokinetic profile of the compound was assessed after oral administration to mice. To the best of our knowledge, for the first time, a 2-(quinoline-4-yloxy)acetamide was obtained with a sufficient exposure, which may enable in vivo effectiveness and its further development as an antituberculosis drug candidate.
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Affiliation(s)
- Ana Flávia Borsoi
- Instituto
Nacional de Ciência e Tecnologia em Tuberculose, Centro de
Pesquisas em Biologia Molecular e Funcional, Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, Rio Grande
do Sul 90616-900, Brazil
- Programa
de Pós-Graduação em Medicina e Ciências
da Saúde, Pontifícia Universidade
Católica do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, Rio Grande do Sul 90616-900, Brazil
| | - Laura Manzoli Alice
- Instituto
Nacional de Ciência e Tecnologia em Tuberculose, Centro de
Pesquisas em Biologia Molecular e Funcional, Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, Rio Grande
do Sul 90616-900, Brazil
| | - Nathalia Sperotto
- Instituto
Nacional de Ciência e Tecnologia em Tuberculose, Centro de
Pesquisas em Biologia Molecular e Funcional, Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, Rio Grande
do Sul 90616-900, Brazil
| | - Alessandro Silva Ramos
- Instituto
Nacional de Ciência e Tecnologia em Tuberculose, Centro de
Pesquisas em Biologia Molecular e Funcional, Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, Rio Grande
do Sul 90616-900, Brazil
| | - Bruno Lopes Abbadi
- Instituto
Nacional de Ciência e Tecnologia em Tuberculose, Centro de
Pesquisas em Biologia Molecular e Funcional, Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, Rio Grande
do Sul 90616-900, Brazil
| | - Fernanda Souza Macchi Hopf
- Instituto
Nacional de Ciência e Tecnologia em Tuberculose, Centro de
Pesquisas em Biologia Molecular e Funcional, Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, Rio Grande
do Sul 90616-900, Brazil
- Programa
de Pós-Graduação em Biologia Celular e Molecular, Pontifícia Universidade Católica do
Rio Grande do Sul, Porto Alegre, Rio Grande do Sul 90616-900, Brazil
| | - Adilio da Silva Dadda
- Instituto
Nacional de Ciência e Tecnologia em Tuberculose, Centro de
Pesquisas em Biologia Molecular e Funcional, Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, Rio Grande
do Sul 90616-900, Brazil
| | - Raoní S. Rambo
- Instituto
Nacional de Ciência e Tecnologia em Tuberculose, Centro de
Pesquisas em Biologia Molecular e Funcional, Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, Rio Grande
do Sul 90616-900, Brazil
| | - Rodrigo Braccini Madeira Silva
- Instituto
Nacional de Ciência e Tecnologia em Tuberculose, Centro de
Pesquisas em Biologia Molecular e Funcional, Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, Rio Grande
do Sul 90616-900, Brazil
| | - Josiane Delgado Paz
- Instituto
Nacional de Ciência e Tecnologia em Tuberculose, Centro de
Pesquisas em Biologia Molecular e Funcional, Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, Rio Grande
do Sul 90616-900, Brazil
- Programa
de Pós-Graduação em Biologia Celular e Molecular, Pontifícia Universidade Católica do
Rio Grande do Sul, Porto Alegre, Rio Grande do Sul 90616-900, Brazil
| | - Kenia Pissinate
- Instituto
Nacional de Ciência e Tecnologia em Tuberculose, Centro de
Pesquisas em Biologia Molecular e Funcional, Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, Rio Grande
do Sul 90616-900, Brazil
| | - Mauro Neves Muniz
- Instituto
Nacional de Ciência e Tecnologia em Tuberculose, Centro de
Pesquisas em Biologia Molecular e Funcional, Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, Rio Grande
do Sul 90616-900, Brazil
| | - Christiano Ev Neves
- Instituto
Nacional de Ciência e Tecnologia em Tuberculose, Centro de
Pesquisas em Biologia Molecular e Funcional, Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, Rio Grande
do Sul 90616-900, Brazil
- Programa
de Pós-Graduação em Biologia Celular e Molecular, Pontifícia Universidade Católica do
Rio Grande do Sul, Porto Alegre, Rio Grande do Sul 90616-900, Brazil
| | - Luiza Galina
- Instituto
Nacional de Ciência e Tecnologia em Tuberculose, Centro de
Pesquisas em Biologia Molecular e Funcional, Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, Rio Grande
do Sul 90616-900, Brazil
| | - Laura Calle González
- Instituto
Nacional de Ciência e Tecnologia em Tuberculose, Centro de
Pesquisas em Biologia Molecular e Funcional, Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, Rio Grande
do Sul 90616-900, Brazil
- Programa
de Pós-Graduação em Biologia Celular e Molecular, Pontifícia Universidade Católica do
Rio Grande do Sul, Porto Alegre, Rio Grande do Sul 90616-900, Brazil
| | - Marcia Alberton Perelló
- Instituto
Nacional de Ciência e Tecnologia em Tuberculose, Centro de
Pesquisas em Biologia Molecular e Funcional, Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, Rio Grande
do Sul 90616-900, Brazil
| | - Alexia de Matos Czeczot
- Instituto
Nacional de Ciência e Tecnologia em Tuberculose, Centro de
Pesquisas em Biologia Molecular e Funcional, Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, Rio Grande
do Sul 90616-900, Brazil
- Programa
de Pós-Graduação em Biologia Celular e Molecular, Pontifícia Universidade Católica do
Rio Grande do Sul, Porto Alegre, Rio Grande do Sul 90616-900, Brazil
| | - Mariana Leyser
- Laboratório
de Imunologia e Microbiologia, Pontifícia
Universidade Católica do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, Rio Grande do Sul 90616-900, Brazil
| | - Sílvia
Dias de Oliveira
- Programa
de Pós-Graduação em Biologia Celular e Molecular, Pontifícia Universidade Católica do
Rio Grande do Sul, Porto Alegre, Rio Grande do Sul 90616-900, Brazil
- Laboratório
de Imunologia e Microbiologia, Pontifícia
Universidade Católica do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, Rio Grande do Sul 90616-900, Brazil
| | - Graziela de Araújo Lock
- Pharmaceutical
Sciences Graduate Program, College of Pharmacy, Federal University of Rio Grande do Sul, Porto Alegre, Rio Grande do Sul 90010-150, Brazil
| | - Bibiana Verlindo de Araújo
- Pharmaceutical
Sciences Graduate Program, College of Pharmacy, Federal University of Rio Grande do Sul, Porto Alegre, Rio Grande do Sul 90010-150, Brazil
| | - Teresa Dalla Costa
- Pharmaceutical
Sciences Graduate Program, College of Pharmacy, Federal University of Rio Grande do Sul, Porto Alegre, Rio Grande do Sul 90010-150, Brazil
| | - Cristiano Valim Bizarro
- Instituto
Nacional de Ciência e Tecnologia em Tuberculose, Centro de
Pesquisas em Biologia Molecular e Funcional, Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, Rio Grande
do Sul 90616-900, Brazil
- Programa
de Pós-Graduação em Biologia Celular e Molecular, Pontifícia Universidade Católica do
Rio Grande do Sul, Porto Alegre, Rio Grande do Sul 90616-900, Brazil
| | - Luiz Augusto Basso
- Instituto
Nacional de Ciência e Tecnologia em Tuberculose, Centro de
Pesquisas em Biologia Molecular e Funcional, Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, Rio Grande
do Sul 90616-900, Brazil
- Programa
de Pós-Graduação em Medicina e Ciências
da Saúde, Pontifícia Universidade
Católica do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, Rio Grande do Sul 90616-900, Brazil
- Programa
de Pós-Graduação em Biologia Celular e Molecular, Pontifícia Universidade Católica do
Rio Grande do Sul, Porto Alegre, Rio Grande do Sul 90616-900, Brazil
| | - Pablo Machado
- Instituto
Nacional de Ciência e Tecnologia em Tuberculose, Centro de
Pesquisas em Biologia Molecular e Funcional, Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, Rio Grande
do Sul 90616-900, Brazil
- Programa
de Pós-Graduação em Medicina e Ciências
da Saúde, Pontifícia Universidade
Católica do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, Rio Grande do Sul 90616-900, Brazil
- Programa
de Pós-Graduação em Biologia Celular e Molecular, Pontifícia Universidade Católica do
Rio Grande do Sul, Porto Alegre, Rio Grande do Sul 90616-900, Brazil
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Dalberto PF, de Souza EV, Abbadi BL, Neves CE, Rambo RS, Ramos AS, Macchi FS, Machado P, Bizarro CV, Basso LA. Handling the Hurdles on the Way to Anti-tuberculosis Drug Development. Front Chem 2020; 8:586294. [PMID: 33330374 PMCID: PMC7710551 DOI: 10.3389/fchem.2020.586294] [Citation(s) in RCA: 15] [Impact Index Per Article: 3.8] [Reference Citation Analysis] [What about the content of this article? (0)] [Affiliation(s)] [Abstract] [Key Words] [Track Full Text] [Download PDF] [Figures] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 07/22/2020] [Accepted: 09/25/2020] [Indexed: 12/17/2022] Open
Abstract
The global epidemic of tuberculosis (TB) imposes a sustained epidemiologic vigilance and investments in research by governments. Mycobacterium tuberculosis, the main causative agent of TB in human beings, is a very successful pathogen, being the main cause of death in the population among infectious agents. In 2018, ~10 million individuals were contaminated with this bacillus and became ill with TB, and about 1.2 million succumbed to the disease. Most of the success of the M. tuberculosis to linger in the population comes from its ability to persist in an asymptomatic latent state into the host and, in fact, the majority of the individuals are unaware of being contaminated. Even though TB is a treatable disease and is curable in most cases, the treatment is lengthy and laborious. In addition, the rise of resistance to first-line anti-TB drugs elicits a response from TB research groups to discover new chemical entities, preferably with novel mechanisms of action. The pathway to find a new TB drug, however, is arduous and has many barriers that are difficult to overcome. Fortunately, several approaches are available today to be pursued by scientists interested in anti-TB drug development, which goes from massively testing chemical compounds against mycobacteria, to discovering new molecular targets by genetic manipulation. This review presents some difficulties found along the TB drug development process and illustrates different approaches that might be used to try to identify new molecules or targets that are able to impair M. tuberculosis survival.
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Affiliation(s)
| | | | | | | | | | | | | | | | | | - Luiz A. Basso
- Centro de Pesquisas em Biologia Molecular e Funcional (CPBMF) and Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia em Tuberculose (INCT-TB), Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul (PUCRS), Porto Alegre, Brazil
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Borsoi AF, Paz JD, Abbadi BL, Macchi FS, Sperotto N, Pissinate K, Rambo RS, Ramos AS, Machado D, Viveiros M, Bizarro CV, Basso LA, Machado P. Design, synthesis, and evaluation of new 2-(quinoline-4-yloxy)acetamide-based antituberculosis agents. Eur J Med Chem 2020; 192:112179. [PMID: 32113048 DOI: 10.1016/j.ejmech.2020.112179] [Citation(s) in RCA: 19] [Impact Index Per Article: 4.8] [Reference Citation Analysis] [What about the content of this article? (0)] [Affiliation(s)] [Abstract] [Key Words] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 12/20/2019] [Revised: 02/12/2020] [Accepted: 02/20/2020] [Indexed: 11/26/2022]
Abstract
Using a classical molecular simplification approach, a series of 36 quinolines were synthesized and evaluated as in vitro inhibitors of Mycobacterium tuberculosis (M. tuberculosis) growth. Structure-activity relationship (SAR) studies leaded to potent antitubercular agents, with minimum inhibitory concentration (MIC) values as low as 0.3 μM against M. tuberculosis H37Rv reference strain. Furthermore, the lead compounds were active against multidrug-resistant strains, without cross-resistance with some first- and second-line drugs. Testing the molecules against a spontaneous mutant strain containing a single mutation in the qcrB gene (T313A) indicated that the synthesized quinolines targeted the cytochrome bc1 complex. In addition, leading compounds were devoid of apparent toxicity to HepG2 and Vero cells and showed moderate elimination rates in human liver S9 fractions. Finally, the selected structures inhibited M. tuberculosis growth in a macrophage model of tuberculosis infection. Taken together, these data indicate that this class of compounds may furnish candidates for the future development of antituberculosis drugs.
Collapse
Affiliation(s)
- Ana Flávia Borsoi
- Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia em Tuberculose, Centro de Pesquisas em Biologia Molecular e Funcional, Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul, 90616-900, Porto Alegre, Rio Grande do Sul, Brazil; Programa de Pós-Graduação em Medicina e Ciências da Saúde, Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul, 90616-900, Porto Alegre, Rio Grande do Sul, Brazil
| | - Josiane Delgado Paz
- Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia em Tuberculose, Centro de Pesquisas em Biologia Molecular e Funcional, Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul, 90616-900, Porto Alegre, Rio Grande do Sul, Brazil; Programa de Pós-Graduação em Biologia Celular e Molecular, Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul, 90616-900, Porto Alegre, Rio Grande do Sul, Brazil
| | - Bruno Lopes Abbadi
- Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia em Tuberculose, Centro de Pesquisas em Biologia Molecular e Funcional, Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul, 90616-900, Porto Alegre, Rio Grande do Sul, Brazil
| | - Fernanda Souza Macchi
- Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia em Tuberculose, Centro de Pesquisas em Biologia Molecular e Funcional, Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul, 90616-900, Porto Alegre, Rio Grande do Sul, Brazil; Programa de Pós-Graduação em Biologia Celular e Molecular, Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul, 90616-900, Porto Alegre, Rio Grande do Sul, Brazil
| | - Nathalia Sperotto
- Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia em Tuberculose, Centro de Pesquisas em Biologia Molecular e Funcional, Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul, 90616-900, Porto Alegre, Rio Grande do Sul, Brazil; Programa de Pós-Graduação em Medicina e Ciências da Saúde, Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul, 90616-900, Porto Alegre, Rio Grande do Sul, Brazil
| | - Kenia Pissinate
- Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia em Tuberculose, Centro de Pesquisas em Biologia Molecular e Funcional, Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul, 90616-900, Porto Alegre, Rio Grande do Sul, Brazil
| | - Raoní S Rambo
- Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia em Tuberculose, Centro de Pesquisas em Biologia Molecular e Funcional, Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul, 90616-900, Porto Alegre, Rio Grande do Sul, Brazil
| | - Alessandro Silva Ramos
- Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia em Tuberculose, Centro de Pesquisas em Biologia Molecular e Funcional, Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul, 90616-900, Porto Alegre, Rio Grande do Sul, Brazil
| | - Diana Machado
- Global Health and Tropical Medicine, GHTM, Instituto de Higiene e Medicina Tropical, IHMT, Universidade NOVA de Lisboa, UNL, Lisbon, Portugal
| | - Miguel Viveiros
- Global Health and Tropical Medicine, GHTM, Instituto de Higiene e Medicina Tropical, IHMT, Universidade NOVA de Lisboa, UNL, Lisbon, Portugal
| | - Cristiano Valim Bizarro
- Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia em Tuberculose, Centro de Pesquisas em Biologia Molecular e Funcional, Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul, 90616-900, Porto Alegre, Rio Grande do Sul, Brazil; Programa de Pós-Graduação em Biologia Celular e Molecular, Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul, 90616-900, Porto Alegre, Rio Grande do Sul, Brazil
| | - Luiz Augusto Basso
- Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia em Tuberculose, Centro de Pesquisas em Biologia Molecular e Funcional, Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul, 90616-900, Porto Alegre, Rio Grande do Sul, Brazil; Programa de Pós-Graduação em Medicina e Ciências da Saúde, Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul, 90616-900, Porto Alegre, Rio Grande do Sul, Brazil; Programa de Pós-Graduação em Biologia Celular e Molecular, Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul, 90616-900, Porto Alegre, Rio Grande do Sul, Brazil.
| | - Pablo Machado
- Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia em Tuberculose, Centro de Pesquisas em Biologia Molecular e Funcional, Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul, 90616-900, Porto Alegre, Rio Grande do Sul, Brazil; Programa de Pós-Graduação em Biologia Celular e Molecular, Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul, 90616-900, Porto Alegre, Rio Grande do Sul, Brazil.
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