Ligandy receptorów histaminowych H3 i H4 jako potencjalne leki przeciwbólowe i przeciwzapalne

Cel prowadzonych badań/hipoteza badawcza

Celem projektu jest poszukiwanie związków charakteryzujących się wysoką aktywnością oraz specyficznością do receptorów histaminowych H3 i H4, sprawdzenie czy związki te będą posiadały właściwości przeciwbólowe i przeciwzapalne, ocena toksyczności ostrej i podostrej wyselekcjonowanych związków oraz analiza ich własności terapeutycznych w zwierzęcych modelach bólu ostrego i zapalnego towarzyszących chorobie zwyrodnieniowej oraz reumatoidalnemu zapaleniu stawów (RZS). Receptory te zlokalizowane są przede wszystkim na komórkach o pochodzeniu hematopoetycznym np. eozynofilach, komórkach tucznych, bazofilach, neutrofilach, komórkach dendrytycznych, monocytach, limfocytach T. Chociaż znaczenie histaminy, jako mediatora reakcji alergicznych i zapalnych znane jest od przeszło 80 lat, wykorzystywane szeroko w lecznictwie leki przeciwhistaminowe blokujące receptory H1 i/lub H2 nie znalazły szerokiego zastosowania w terapii chorób immunologicznych np. w atopowym zapaleniu skóry. Prawdopodobnie związane jest to z faktem, że stężenie histaminy w tkankach jest często zbyt niskie by spowodować aktywację receptorów histaminowych H1 oraz H2.

Zastosowana metoda badawcza/metodyka

Dotychczas nie otrzymano struktur krystalicznych receptorów H3 oraz H4, zatem projektowanie leków będzie opierać się na modelach homologicznych zbudowanych na bazie dostępnych matryc (np. receptora H1). Stosując wygenerowane modele receptorów oraz technikę dokowania zostanie przeprowadzony skrining baz danych oraz zostaną zaprojektowane nowe związki in situ w oparciu o fragmenty strukturalne (fragment-based design). Ponieważ wykazano, że również agoniści tych receptorów mogą pośrednio, poprzez wiązanie się z podobnymi receptorami sprzężonymi z białkiem G (GPCR) lub też z heterodimerami różnych receptorów histaminowych działać hamująco na aktywację limfocytów, na etapie konstrukcji farmakoforów wykorzystane zostaną struktury zarówno antagonistów jak i agonistów.

Następnym etapem będzie wytworzenie bazy potencjalnych ligandów, będącej zbiorem związków przeznaczonych do badań receptorowych. Związki te będą mogły być zakupione, pozyskane z własnej bazy związków Instytutu Farmaceutycznego lub otrzymane w Instytucie Farmaceutycznym na drodze syntezy organicznej. Metody otrzymywania związków chemicznych, wyselekcjonowanych jako cele syntetyczne, zostaną opracowane przy wykorzystaniu badań literaturowych jak i własnych doświadczeń w syntezie. Struktura każdej nowej pochodnej zostanie scharakteryzowana przy pomocy dostępnych metod fizykochemicznych, takich jak: NMR (magnetyczny rezonans jądrowy), IR (spektroskopia w podczerwieni), LR/HR-MS (spektrometria masowa o niskiej/wysokiej rozdzielczości), GC/MS (chromatografia gazowa połączona ze spektrometrem masowym), HPLC/MS (wysokosprawna chromatografia cieczowa w połączeniu ze spektrometrią masową) oraz za pomocą EA (analizy elementarnej). Czystość otrzymanych związków będzie oznaczana przyjętymi metodami m.in. HPLC lub EA. Przewidywane jest wykonanie badań stabilności wybranych związków w warunkach używanych w badaniach farmakologicznych.

Sprawdzenie aktywności biologicznej wyselekcjonowanych związków (zakupionych i zsyntezowanych) zostanie przeprowadzone w zewnętrznej firmie wykorzystując szereg metod biochemicznych …

Wpływ spodziewanych rezultatów na rozwój nauki, cywilizacji, społeczeństwa

Badania prowadzone w ostatnich latach wskazują, że receptory histaminowe H3 i H4 mogą brać udział w przekaźnictwie bodźców bólowych. Co ciekawe, jego obecność została zidentyfikowana nie tylko na poziomie obwodowym np. w komórkach immunologicznie kompetentnych, ale również w wielu strukturach ośrodkowego układu nerwowego. Wykazano, że podanie selektywnego antagonisty lub odwrotnego agonisty tych receptorów znamiennie podwyższało próg czucia bodźca bólowego. Receptory histaminowe H3 i H4 odgrywają istotną rolę w patofizjologii wielu schorzeń np. cukrzycy, nowotworów, stwardnienia rozsianego, czy astmy. Ponadto, receptor H4 może mieć także znaczenie w patogenezie zespołu Sjörgena, tocznia rumieniowatego oraz w atopowym zapaleniu skóry. Wymienione wyżej obserwacje wskazują na szerokie możliwości potencjalnego zastosowania klinicznego antagonistów i odwrotnych agonistów receptorów histaminowych H3 i H4. Związki opracowane w ramach niniejszego projektu mogą więc znaleźć zastosowanie nie tylko w leczeniu chorób o podłożu zapalnym ale również w wielu innych schorzeniach.