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Das Enzym Aldosteronsynthase (CYP11B2) ist das Schlüsselenzym der Mineralocorticoidbiosynthese und katalysiert die Umsetzung von Deoxycorticosteron zu dem hochpotenten Steroidhormon Aldosteron. Die Hemmung dieses Enzyms stellt ein vielversprechendes Therapiekonzept zur Behandlung cardiovaskulärer Erkrankungen dar, an deren Entstehung und Progression pathologisch erhöhte Aldosteronspiegel beteiligt sind. Im Rahmen dieser Arbeit wurden Strategien und Methoden zur Identifikation und Charakterisierung neuer Aldosteronsynthase-Inhibitoren entwickelt. Mit Hilfe eines miniaturisierten, auf HTRF®-Technologie basierten Testverfahrens ist es gelungen Tests im High-Throughput-Format durchzuführen. Damit können sowohl die Aktivität einer Verbindung an CYP11B2, als auch die Selektivität gegenüber CYP11B1 zuverlässig und reproduzierbar bestimmt werden. Neben der Miniaturisierung des bereits im Arbeitskreis etablierten zellulären Testsystems wurden neue, zellfreie Assays zum Screening von Substanzen entwickelt. Darüber hinaus erfolgte die biochemische Charakterisierung einer Leitverbindung. Unter anderem wurde, zur Bestimmung potentieller Spezies für nachfolgende in vivo-Studien, die inhibitorische Wirkung auf die Aldosteronsekretion an Nebennierenkulturen verschiedener Spezies untersucht. Schließlich konnte mit dieser Leitverbindung das Proof of Principle in der Ratte, nach peroraler Applikation, erbracht werden. The enzyme aldosterone synthase (CYP11B2) is the key enzyme of mineralocorticoid biosynthesis and catalyzes the conversion of deoxycorticosterone to the highly potent steroid hormone aldosterone. The inhibition of this enzyme represents a promising therapeutical approach for the treatment of cardiovascular diseases, where pathologically elevated aldosterone levels are involved in their development and progression. In this work, strategies and methods for the identification and characterization of novel aldosterone synthase inhibitors have been developed. With the help of a miniaturized test method, based on HTRF®-technology, it was managed to carry out tests in high-throughput format. Thus, both the activity of a compound to CYP11B2, as well as the selectivity for CYP11B1 can be determined in a reliable and reproducible manner. Besides the miniaturization of the already established cellular test by the working group, new cell-free assays for screening of substances have been developed. In addition, the biochemical characterization of a lead compound was carried out. Here, the inhibitory effect on the aldosterone secretion of adrenal cultures of various species was examined. This was done for determination of potential species for subsequent in vivo studies. Finally, with this lead compound the proof of principle in rat, after oral administration could be provided.

Das Enzym Aldosteronsynthase (CYP11B2) stellt ein innovatives Target dar, durch dessen Beeinflussung die Behandlung Aldosteron-abhängiger Erkrankungen, im Vergleich zur derzeit verfügbaren Therapie, deutlich verbessert werden könnte. 3-Pyridin substituierte Naphthalene konnten als potente Leitverbindungen identifiziert werden, die CYP11B2 in vitro effektiv inhibieren und die Aktivität des hoch homologen CYP11B1-Enzyms deutlich weniger beeinflussen. Diese Substanzen weisen jedoch unerwünschte Wechselwirkungen mit hepatischen CYP-Enzymen auf und sind nicht in der Lage die Aldosteronbiosynthese in vivo in der Ratte zu hemmen. In der vorliegenden Arbeit wurden mehr als 100 neuartige Hemmstoffe durch Ligand- und Struktur-basiertes Design entwickelt, synthetisiert und auf biologische Aktivität und Selektivität getestet. Darüber hinaus wurden weitere in vitro Testsysteme etabliert, die es erlauben potentielle Kandidaten zur Erbringung des Proof of Principle und des Proof of Concept im Rattenmodell zu identifizieren. Die meisten der hierin vorgestellten Verbindungen sind hochpotente CYP11B2-Inhibitoren mit IC50-Werten im nano- bis picomolaren Bereich mit hoher Selektivität gegenüber anderen steroidogenen CYP-Enzymen. Außerdem weisen die vielversprechenden Hemmstoffe ein deutlich verbessertes pharmakologisches Gesamtprofil gegenüber den entsprechenden Naphthalenderivaten auf. Des Weiteren konnte eine "rattenaktive" Substanz in vitro identifiziert und eine signifikante Absenkung der Plasma-Aldosteronspiegel in vivo gezeigt werden. Nach erweiterten pharmakologischen Untersuchungen und gegebenenfalls erforderlichen strukturellen Optimierungen sollen aus den vorgestellten Substanzklassen Wirkstoffkandidaten für die präklinische Prüfung hervorgehen. The enzyme aldosterone synthase (CYP11B2) is an innovative target, that could improve the treatment of aldosterone-mediated disorders significantly compared to standard therapy. 3-Pyridine substituted naphthalenes were identified as potent lead compounds, which are in vitro highly potent CYP11B2 inhibitors with a pronounced selectivity against the highly homologous CYP11B1 enzyme. These early leads exhibit several major pharmacological drawbacks, above all undesirable hepatic CYP interactions and lacking in vivo activity in rats. The optimization process described in this thesis yielded more than 100 new compounds, developed in a combined ligand- and structure-based approach. Further in vitro test systems were established in order to identify potential candidates to investigate the Proof of Principle and the Proof of Concept in a rat model. Most of the herein described compounds are highly potent CYP11B2 inhibitors with IC50 values in the low nanomolar to picomolar range and an excellent selectivity against other steroidogenic CYP enzymes. The most promising compounds of the present study show an improved pharmacological profile compared to the corresponding naphthalene derivatives. Furthermore a "rat-active'; compound was identified in vitro and evaluated for its ability to decrease plasma aldosterone levels in rats. The compound of the dihydro-1H-quinolin-2-one series exerts potent aldosterone-lowering effects in vivo using an ACTH stimulated rat model. In conclusion, after further optimization and pharmacological evaluation the current work might give rise to a drug candidate for preclinical testing.