Введение к работе
Актуальность проблемы. Серотонин (5-гидрокситриптамин — 5-HT) — один из важнейших нейромедиаторов, его физиологические функции очень разнообразны. В частности, он участвует в поддержании когнитивных процессов. На сегодняшний день известно 14 подтипов серотониновых рецепторов, объединенных в семь типов (5-HT1 - 5-HT7). Все они, за исключением 5-НТ3 рецепторов, являются метаботропными. Например, 5-НТ6 рецептор связан с Gs-белком и активирует аденилатциклазу. Этот фермент катализирует циклизацию аденозинтрифосфата (АТФ) в циклический аденозинмонофосфат (цАМФ), известного вторичного посредника. 5-НТ6 рецепторы (5-НТ6Р) локализованы почти исключительно в центральной нервной системе (ЦНС), причем наиболее высокая их концентрация наблюдается в областях, играющих существенную роль в когнитивных процессах. Авторадиография, проведенная на препаратах мозга крыс, показала высокий уровень специфического связывания меченых лигандов 5-НТ6Р внутри полосатого тела, прилежащего ядра, островках Калеха и ольфакторного бугорка. Эти результаты, в целом, согласуются c выводами иммунологических исследований.
Установлено, что 5-НТ6Р влияют на несколько нейромедиаторных путей, включая холинергические, норадренергические, глутаматергические и допаминергические системы. Это позволяет рассматривать данный тип рецепторов как особенно привлекательную мишень для разработки новых лекарственных средств для лечения различных заболеваний ЦНС, в частности шизофрении, болезни Альцгеймера и других нейродегенеративных заболеваний и когнитивных расстройств. Еще одним привлекательным свойством антагонистов 5-НТ6Р является их способность подавлять аппетит, что может привести к созданию на их основе принципиально новых средств для снижения избыточного веса и ожирения. Этот вывод подтверждается и существенным увеличением за последние годы количества опубликованных статей и патентов на тему 5-НТ6Р, что отражает повышенный интерес к обсуждаемому направлению.
В связи с этим поиск новых селективных антагонистов серотониновых 5- НТ6Р является актуальным и представляется перспективным подходом к созданию новых лекарственных средств для лечения широкого круга заболеваний центральной нервной системы.
Цель работы. Цель работы состояла в поиске новых антагонистов 5-НТ6 рецепторов.
Для достижения этой цели были сформулированы следующие задачи:
1) разработка новой фокусированной библиотеки гетероциклических соединений для поиска новых хемотипов антагонистов 5-НТ6 рецепторов; 2) разработка методики скрининга соединений на антагонистическую активность по отношению к 5-НТ6 рецепторам. 3) скрининг фокусированной библиотеки соединений на антагонистическую активность по отношению к 5-НТ6 рецепторам; 4) изучение связи структура - биологическая активность для новых хемотипов антагонистов 5-НТ6Р, обнаруженных в результате скрининга.
Научная новизна работы:
Разработан дизайн новой фокусированной библиотеки потенциальных лигандов 5-НТ6Р, не соответствующих классической фармакофорной модели, для изучения взаимосвязи между структурой гетероциклических соединений, содержащих сульфонильную группировку, и их антагонистической активностью по отношению к 5-НТ6Р.
Обнаружены новые перспективные хемотипы лигандов 5-НТ6Р, содержащие в вицинальном положении к сульфонильному фрагменту лигандов электронодонорные заместители (ED), в том числе лиганды, содержащие в качестве ED первичную или вторичную аминогруппу, стабилизированные внутримолекулярными водородными связями (ВВС), образованными метиламиногруппой и кислородом сульфонильной группы.
Впервые проведен анализ связи структура - 5-НТ6Р антагонистическая активность для серии замещённых (3-фенилсульфонил-5,7-диметилпиразоло[1,5- а]пиримидин-2-ил)-аминов и (4-фенилсульфонилоксазол-5-ил)-аминов. Показано, что наличие в этих лигандах в вицинальном положении к сульфонильной группе метиламиногруппы, радикально повышает их антагонистическую активность по отношению к 5-НТ6Р. Введение в это положение диметиламиногруппы или аминогрупп, замещенных объемными заместителями, приводят к резкому снижению или исчезновению 5-НТ6Р активности.
Практическая значимость.
Разработана методика высокопроизводительного скрининга веществ на антагонистическую 5-НТ6Р активность, позволяющая испытывать до 1000 соединений в день.
В результате скрининга фокусированной библиотеки обнаружена серия новых хемотипов антагонистов 5-НТ6 рецепторов. Получены оптимизационные комбинаторные библиотеки 3-фенилсульфонил-тиено[2,3-е][1,2,3]триазоло[1,5- а]пиримидинов, 3-фенилсульфонил-[1,2,3]триазоло[1,5-а]хиназолинов, (4- фенилсульфонилоксазол-5-ил)-аминов и (3-фенилсульфонил-5,7-диметил- пиразоло[1,5-а]пиримидинов, в которых обнаружены лидирующие соединения перспективные в качестве высокоэффективных антагонистов 5-НТ6 рецепторов.
Найдены селективные и высокоактивные антагонисты 5-НТ6 рецепторов в ряду 3-фенилсульфонил-5,7-диметил-пиразоло[1,5-а]пиримидинов, один из которых успешно прошёл фазы I и II клинических испытаний и в настоящее время находится в фазе III клинических испытаний в качестве лекарственного препарата для лечения шизофрении.
Апробация работы. Основные результаты работы были представлены на III Международной конференции «Химия гетероциклических соединений», посвященной 95-летию со дня рождения профессора Алексея Николаевича Коста (Москва, Россия, 2010), на XLV Всероссийской конференции по проблемам математики, информатики, физики и химии (Москва, Россия, 2009), на VIII всероссийской конференции "Химия и медицина" (Уфа, Россия, 2010), на XIII Международной научно-технической конференции «Наукоемкие химические технологии-2010» (Иваново, Россия, 2010), на всероссийской научной конференции с международным участием, посвящённой Международному году химии в Российском Университете Дружбы Народов (Москва, Россия, 2011), на II международной научной конференции "Новые направления в химии гетероциклических соединений" (Железноводск, Россия, 2011).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 статей и 10 тезисов докладов на конференциях.
Объем и структура работы. Диссертация изложена на 103-ёх страницах машинописного текста и содержит следующие разделы: введение, обзор литературы, обсуждение результатов, экспериментальную часть, выводы и список литературы (107 ссылок). Материал иллюстрирован 30-ю рисунками и 3- мя таблицами.
Данная диссертационная работа является частью разработки лекарственного препарата, который в настоящий момент проходит клинические испытания, поддержанные МинПромТоргом в рамках госконтракта № 11411.1008700.13.095
"Организация и проведение клинических исследований лекарственного препарата для лечения шизофрении и являющегося ингибитором серотониновых рецепторов".
Ro-65-7674: K1= 0,85 nM (Roche)
SB-742457: Ki= 0,23 nM (GlaxoSmithKline)
