Studie ukázaly, že substituce v poloze 7, 9, 10 a 11 může mít pozitivní vliv na aktivitu CPT a fyzikální vlastnosti, např. účinnost a metabolickou stabilitu. Zvětšení laktonového kruhu o jednu jednotku CH
2 rovněž zvyšuje jeho schopnosti, jako je tomu u homokamptotecinu. Substituce v poloze 12 a 14 vede k neaktivnímu derivátu.
Modifikace A- a B-kruhuEdit
Alkylová substituceEdit
Alkylová substituce v poloze 7 prokázala zvýšenou cytotoxicitu, například ethyl (C2H5) nebo chloromethyl (CH2Cl). Tyto skupiny jsou schopny reagovat s DNA v přítomnosti topoizomerázy I, což vede k větší nádorové aktivitě. Bylo také prokázáno, že zvýšení délky uhlíkového řetězce (v poloze 7) vede ke zvýšení lipofility a následně k větší účinnosti a stabilitě v lidské plazmě. dalšími 7-modifikovanými analogy CPT jsou silatecany a kareniteciny. Jsou to silné inhibitory topoizomerázy I a oba mají v poloze 7 alkylsilylové skupiny, díky nimž jsou lipofilní a stabilnější. Silatecany nebo 7-silylkampitociny vykazují snížené interakce mezi léčivem a HSA, což přispívá k jejich stabilitě v krvi, a mohou také procházet hematoencefalickou bariérou. DB-67 je 10-hydroxyderivát a patří mezi nejaktivnější silatecany. BNP1350, který patří do řady karenitecinů, vykazuje cytotoxickou aktivitu a schopnost překonávat lékovou rezistenci. Další cestou, jak učinit CPT lipofilními, je zavedení lipofilních substituentů, jako jsou iminomethylové nebo oxyiminomethylové části. Jednou z nejúčinnějších sloučenin je oxyiminomethyl derivát ST1481, který má výhodu v překonávání rezistence na léčiva způsobené transportními systémy. základní dusík v uhlíkovém řetězci v poloze 7 činí sloučeninu hydrofilnější, a tedy rozpustnější ve vodě. Příkladem je derivát nazvaný CKD-602, který je silným inhibitorem topoizomerázy I a úspěšně překonává špatnou rozpustnost ve vodě a toxicitu pozorovanou u CPT.
Podstatně vyšší aktivity lze dosáhnout umístěním elektron-odtahujících skupin, jako jsou amino, nitro, bromo nebo chloro v poloze 9 a 10 a hydroxylové skupiny v poloze 10 nebo 11. V případě, že se v poloze 10 nebo 11 nachází hydroxylová skupina, lze dosáhnout podstatně vyšší aktivity. Tyto sloučeniny jsou však relativně nerozpustné ve vodných roztocích, což způsobuje obtíže při podávání. Methoxy skupina v poloze 10 i 11 současně vede k neúčinnosti.
Hexacyklické analogy CPTEdit
Hexacyklické analogy CPT prokázaly velkou účinnost. Například methylenedioxy nebo ethylenedioxy skupina připojená mezi 10 a 11 tvoří 5 nebo 6členný kruh, což vede k derivátům rozpustnějším ve vodě a zvýšené účinnosti. Výzkumy ukázaly, že ethylendioxy analogy jsou méně účinné než methylendioxy. Důvodem jsou nepříznivé sterické interakce ethylendioxy analogů s enzymem.
Přidáním amino- nebo chloroskupiny v 9. poloze nebo chloromethylové skupiny v 7. poloze k těmto 10, 11-methylendioxy nebo ethylendioxy analogům vznikají sloučeniny s ještě větší cytotoxicitou, ale slabší rozpustností ve vodě. Pro získání 10, 11-methylendioxy nebo ethylendioxy analogů s dobrou rozpustností ve vodě je vhodným způsobem zavedení substituentu rozpouštějícího se ve vodě v 7. poloze. Lurtotekan tyto požadavky splňuje; je to 10, 11-ethylenedioxy analog s 4-methylpiperazino-methylenem v poloze 7 a v klinických výzkumech prokázal velkou účinnost.
Kruh může být také vytvořen mezi polohou 7 a 9, stejně jako polohy 10 a 11. To dává nové možnosti pro výrobu derivátů rozpustných ve vodě . Tyto hexacyklické CPT se stávají aktivnějšími, když se do polohy 11 umístí skupiny stahující elektrony a do polohy 10 methylové nebo aminoskupiny. Exatecan je příkladem hexacyklického CPT, který má 6členný kruh nad polohou 7 a 9 a je substituován 10- methylem, 11-fluorem . Je rozpustný ve vodě a je účinnější než topotekan.
Modifikace C- a D-kruhuPravit
C- a D-kruhy mají zásadní roli v protinádorové aktivitě. Výměna v jakékoliv poloze má za následek mnohem menší účinnost sloučeniny než mateřské sloučeniny v jiných testech cytotoxicity.
Modifikace E-kroužkuEdit
E-kroužek neumožňuje mnoho strukturních změn bez ztráty CPT aktivity, protože je nezbytný pro vazbu do aktivního místa TOP I. Jednou z možných náhrad je změna hydroxylové skupiny na Cl, F nebo Br, protože jejich polarizovatelnost je dostatečná pro stabilizaci enzymového komplexu.
Další možnou modifikací je vložení methylenu mezi hydroxyl a lakton na E-kruhu, čímž vznikne sedmičlenná β-hydroxylaktonová skupina, tzv. homokamptothecin (hCPT). Hydroxyl hCPT má menší indukční účinek na karboxylovou skupinu, což činí lakton velmi reaktivním. To optimálně zvyšuje interakci volné hydroxylové skupiny s topoizomerázou I a kovalentní komplexy, které se v její přítomnosti tvoří, jsou stabilnější. E-kruh hCPT se otevírá pomaleji a otevření je ireverzibilní. hCPT vykazují zvýšenou stabilitu v lidské plazmě díky snížené vazbě na bílkoviny a větší afinitě k červeným krvinkám než CPT
.