výzkumný cíl
naše celkové cíle jsou navrhnout, chemicky syntetizovat a charakterizovat farmakologicky nové agonisty a antagonisty pro čtyři podtypy adenosinových receptorů (ARs) a osm podtypů P2Y receptorů a prozkoumat jejich potenciál pro léčbu lidských chorobných stavů.
současný výzkum
jsem léčivý Chemik se zájmem o strukturu a farmakologii receptorů a vývoj léků, které působí jako agonisté nebo antagonisté receptorů vázaných na G protein (GPCRs). Moje současné zaměření je na receptory pro puriny, zahrnující jak adenosinové receptory, tak P2 receptory, které jsou aktivovány ATP, UTP a dalšími extracelulárními nukleotidy. Moje laboratoř zaujala interdisciplinární přístup ke studiu chemických a biologických aspektů těchto receptorů. Použili jsme konvergentní modelování, přístupy mutageneze a strukturní aktivity ke shromažďování informací o trojrozměrné struktuře receptorů a jejich vztahu k vazebným a aktivačním funkcím. Stanovení rentgenových krystalografických struktur receptoru P2Y1 a agonisty vázaného A2A adenosinového receptoru naší laboratoří ve spolupráci s Rayem Stevensem z Scripps Research Institute poskytuje novou cestu k navrhování léků, které působí na tyto receptory. Vyvinuli jsme funkcionalizovaný kongenerový přístup k návrhu léků, který umožňuje začlenění reportérových skupin, jako jsou fluorofory. Nové ligandy (malé molekuly) pro tyto receptory jsou vyvíjeny pomocí klasických syntetických přístupů a také semiračními metodami založenými na molekulárním modelování a návrhu šablon. Receptory jsou počítačově modelovány homologií k GPCRs známé struktury a modely pro rozpoznávání ligandu jsou testovány a rafinovány pomocí lokálně řízené mutageneze receptorových proteinů. V poslední době se zapojení extracelulárních smyček GPCR podílí na vazbě malých molekul na receptory. Zajímá nás korelační struktura receptorů a malých molekulárních léčiv s farmakologickými vlastnostmi.
látky vyvinuté jako silné a selektivní látky působící prostřednictvím receptorů adenosinu a P2 se ukázaly jako užitečné jako farmakologické sondy a mají potenciál pro léčbu onemocnění centrálního nervového systému, imunitního systému a kardiovaskulárního systému. Nedávné úspěchy zahrnují návrh a syntézu vysoce účinných a selektivních agonistů a antagonistů adenosinového receptoru A3, pomocí kombinace screeningu knihovny a optimalizace známých ligand adenosinového receptoru. Ukázalo se, že tyto látky jsou účinné v modelech léčby glaukomu, rakoviny, mrtvice a srdeční ischémie. Dva selektivní agonisté adenosinového receptoru A3 vyvinuté v naší laboratoři jsou v současné době v klinických studiích na hepatocelulární karcinom, glaukom, psoriázu a revmatoidní artritidu. Nedávno jsme publikovali ve spolupráci s Danielou Salvemini z St. Louis University ochranný účinek agonistů A3 na zvířecích modelech neuropatické bolesti. Tento stav může doprovázet léčbu chemoterapeutickými léky proti rakovině. Agonisté A3 by tedy mohli potenciálně snížit tento vedlejší účinek a umožnit pokračování život zachraňující protirakovinné léčby. Objevili jsme vysoce specifické agonisty A3, které snižují neuropatickou bolest u myší a potkanů a zabraňují jejímu vývoji. Nedávno jsme našli agonistu Adenosinového receptoru A1, který má antiseizurové účinky u myší bez některých vedlejších účinků spojených s takovými agonisty v minulosti. Syntetizovali jsme první receptor-selektivní antagonisty P2Y1 prostřednictvím funkcionalizace adenin nukleotidů. Antagonisté byli optimalizováni pomocí modelování homologie receptorů. Ukázalo se, že tyto látky jsou účinné v modelech antitrombotické léčby v důsledku blokády proagregačních účinků ADP. Farmakologické sondy navržené v naší sekci byly použity k prokázání spojení mezi purinovými receptory a apoptózou (programovaná buněčná smrt). A3 agonisté adenosinového receptoru v nízkých koncentracích a agonisté receptoru P2Y6 mají antiapoptotické účinky. Agonisté P2Y6 navíc podporují uvolňování inzulínu v buňkách pankreatických ostrůvků. V současné době zkoumáme roli různých P2Y receptorů u myší.
další potenciální způsob použití ochranných účinků aktivace AR byl dosažen prostřednictvím receptorového inženýrství. Konstitutivně aktivní mutantní A3 adenosinové receptory by v zásadě mohly být dodávány vektory cílenými na tkáň pro genovou terapii. Kromě toho jsme zavedli přístup neoceptorů, který je také určen pro případné použití v genové terapii, ve kterém je domnělé vazebné místo agonistů přepracováno tak, aby přijímalo pouze molekuly agonistů změněné komplementárním způsobem. Vhled do rozpoznávání agonistů receptory lze získat pomocí mutageneze zaměřené na místo a molekulárního modelování. Tento přístup zkoumáme koncepčně s agonistickými ligandy na míru („neoligandy“), které jsou selektivní pro neoceptor a ne nativní receptor, v kombinaci s receptorovou mutagenezí. Koncept neoceptoru byl dosud aplikován na adenosinové receptory A1, A2A a A3.
použití našeho výzkumu
naše selektivní receptorové ligandy se používají jako farmakologické sondy úlohy extracelulárních nukleosidů a nukleotidů v mozku a v periferních tkáních. Více než 35 sloučenin z naší laboratoře je komerčně k dispozici jako výzkumné nástroje a používá se k pokroku ve výzkumu ve stovkách laboratoří (PDF, 175.4 KB). Naše vlastní interní studie a externí spolupráce zahrnují studie role těchto receptorů a možné léčby trombózy, Parkinsonovy choroby, zánětlivých onemocnění, rakoviny, cukrovky, chronické neuropatické bolesti a epilepsie.
potřeba dalšího studia
vztah mezi strukturou léčiva a biologickou aktivitou vyžaduje další zkoumání. Studie GPCRs, včetně purinergních receptorů, poskytuje slibné cesty pro vývoj nové lékové terapie pro léčbu chronických onemocnění.
