onderzoeksdoel
onze algemene doelstellingen zijn het ontwerpen, chemisch synthetiseren en farmacologisch karakteriseren van nieuwe agonisten en antagonisten voor de vier subtypes van adenosine-receptoren (ARs) en acht subtypes van P2Y-receptoren en het onderzoeken van hun potentieel voor de behandeling van aandoeningen bij de mens.
huidig onderzoek
ik ben een medicinaal chemicus met interesse in de structuur en farmacologie van receptoren en in de ontwikkeling van geneesmiddelen die fungeren als agonisten of antagonisten van G proteïnegekoppelde receptoren (GPCR ‘ s). Mijn huidige focus ligt op receptoren voor purines, die zowel adenosinereceptoren als P2-receptoren omvatten, die door ATP, UTP en andere extracellulaire nucleotiden worden geactiveerd. Mijn lab heeft een interdisciplinaire benadering gekozen om de chemische en biologische aspecten van deze receptoren te bestuderen. We hebben convergente modellering, mutagenese en structuuractiviteitsbenaderingen gebruikt om informatie te verzamelen over de driedimensionale structuur van de receptoren en de relatie met bindings-en activeringsfuncties. De bepaling van de röntgenkristallografische structuren van de P2Y1 receptor en een agonist gebonden A2A adenosine receptor door ons lab in samenwerking met Ray Stevens van het Scripps Research Institute biedt een nieuwe weg naar het ontwerpen van geneesmiddelen die op deze receptoren werken. Wij hebben een gefunctionaliseerde congeneerbenadering van drugontwerp ontwikkeld die opneming van verslaggeversgroepen zoals fluorophores toestaat. Nieuwe liganden (kleine moleculen) voor deze receptoren worden ontwikkeld met behulp van klassieke synthetische benaderingen en ook door semirationele methoden gebaseerd op moleculaire modellering en template ontwerp. De receptoren worden computer-gemodelleerd door homologie aan GPCRs van bekende structuur, en de modellen voor ligandherkenning worden getest en verfijnd gebruikend plaats-geleide mutagenese van de receptorproteã nen. Onlangs, is de betrokkenheid van extracellulaire lijnen van GPCRs betrokken bij de receptorband van kleine molecules. We zijn geïnteresseerd in het correleren van de structuur van receptoren en kleine moleculaire geneesmiddelen met farmacologische eigenschappen.
stoffen die zijn ontwikkeld als krachtige en selectieve middelen die werken via adenosine-en P2-receptoren, zijn nuttig gebleken als farmacologische sondes en kunnen ziekten van het centrale zenuwstelsel, het immuunsysteem en het cardiovasculaire systeem behandelen. De recente prestaties omvatten het ontwerp en de synthese van hoogst machtige en selectieve A3 adenosine receptor agonists en antagonisten, gebruikend een combinatie van bibliotheekonderzoek en optimalisatie van bekende adenosine receptor ligands. Deze stoffen zijn aangetoond effectief te zijn in modellen van behandeling voor glaucoom, kanker, beroerte, en cardiale ischemie. Twee selectieve A3 adenosine receptor agonisten ontwikkeld in ons laboratorium zijn momenteel in klinische proeven voor hepatocellular carcinoom, glaucoom, psoriasis, en reumatoïde artritis. Onlangs publiceerden we in samenwerking met Daniela Salvemini van St.Louis University de beschermende werking van A3-agonisten in diermodellen van neuropathische pijn. Deze aandoening kan de behandeling met kanker chemotherapeutische geneesmiddelen begeleiden. Aldus, konden de agonisten A3 deze bijwerking potentieel verminderen en de levensreddende anti-kankerbehandeling toestaan om door te gaan. We hebben zeer specifieke A3-agonisten ontdekt die neuropathische pijn bij muizen en ratten verminderen en de ontwikkeling ervan voorkomen. Wij vonden onlangs een A1 adenosine receptor agonist die antiseizure gevolgen in muizen zonder enkele bijwerkingen verbonden aan dergelijke agonisten in het verleden heeft. We hebben de eerste p2y1 receptor-selectieve antagonisten gesynthetiseerd door functionalisatie van adeninenucleotiden. De antagonisten werden geoptimaliseerd met behulp van receptorhomologiemodellering. Deze stoffen blijken werkzaam te zijn in modellen van anti-trombotische behandeling, als gevolg van blokkering van de proaggregerende effecten van ADP. De farmacologische sondes ontworpen in onze sectie zijn gebruikt om de verbinding tussen purine receptoren en apoptose (geprogrammeerde celdood) aan te tonen. A3 – adenosinereceptoragonisten in lage concentraties en P2Y6-receptoragonisten hebben antiapoptotische effecten. Voorts bevorderen p2y6-agonisten de insulineversie in de cellen van het eilandje van de pancreas. Momenteel onderzoeken we de rol van verschillende p2y receptoren in de muis.
een andere mogelijke methode om de beschermende effecten van AR-activering te gebruiken is bereikt door receptor engineering. Constitutief actieve mutant A3 adenosine receptoren, in principe, kunnen worden geleverd door Weefsel-gerichte vectoren voor gentherapie. Daarnaast hebben we de aanpak van neoceptoren geïntroduceerd, ook bedoeld voor eventueel gebruik in gentherapie, waarbij de vermeende agonistische bindingsplaats opnieuw wordt ontworpen om alleen agonistische moleculen te accepteren die op een complementaire manier zijn veranderd. Inzicht in de herkenning van agonisten door de receptoren kan worden verkregen met behulp van site-directed mutagenese en moleculaire modellering. We onderzoeken deze benadering conceptueel met op maat gemaakte agonistische liganden (“neoliganden”) die selectief zijn voor de neoceptor en niet de inheemse receptor, in combinatie met receptor mutagenese. Het neoceptor concept is tot nu toe toegepast op A1, A2A en A3 adenosine receptoren.
door toepassing van ons onderzoek
worden onze selectieve receptor liganden gebruikt als farmacologische sondes van de rol van extracellulaire nucleosiden en nucleotiden in de hersenen en in perifere weefsels. Meer dan 35 verbindingen uit ons lab zijn commercieel beschikbaar als onderzoeksinstrumenten en worden gebruikt om onderzoek in honderden laboratoria te bevorderen (PDF, 175.4 KB) . Onze eigen interne studies en externe samenwerkingen omvatten onderzoek naar de rol van deze receptoren en mogelijke behandelingen voor trombose, ziekte van Parkinson, ontstekingsziekten, kanker, diabetes, chronische neuropathische pijn en epilepsie.
behoefte aan verder onderzoek
de relatie tussen de structuur van het geneesmiddel en de biologische activiteit vereist verder onderzoek. De studie van GPCRs, met inbegrip van purinerge receptoren, biedt veelbelovende wegen voor de ontwikkeling van nieuwe medicamenteuze therapie voor de behandeling van chronische ziekten.
