Od wiązania do działania: rola kinetyki wiązania ligandów receptora dopaminowego D2 w bezpiecznej farmakoterapii zaburzeń neuropsychiatrycznych

Receptor dopaminowy D2 (D2R) należy do grupy receptorów sprzężonych z białkami G, zlokalizowanych głównie w ośrodkowym układzie nerwowym, gdzie pełni kluczową rolę w regulacji transmisji dopaminergicznej [1]. Dysfunkcje układu dopaminergicznego, w tym D2R, są powiązane z patogenezą schorzeń neuropsychiatrycznych [1]. Farmakoterapia tych chorób polega m.in. na stosowaniu leków, które są ligandami D2R [2]. Leki te nie wykazują jednak skuteczności u wszystkich pacjentów, a także wywołują działania niepożądane, które ograniczają ich stosowanie. Uzasadnia to poszukiwanie nowych rozwiązań terapeutycznych, a także badania zmierzające do zrozumienia mechanizmów aktywności terapeutycznej i działań niepożądanych, na poziomie molekularnym [2]. Obecnie uwaga badaczy skupia się między innymi na problematyce kinetyki asocjacji i dysocjacji ligandów z receptorem, jako właściwości mogącej mieć znaczenie zarówno dla wywoływania efektu terapeutycznego, jak i negatywnych skutków ubocznych [3]. Doniesienia literaturowe wskazują, że szybka kinetyka wiązania liganda z D2R (szczególnie krótki czas ich obecności w miejscu wiązania) może sprzyjać redukcji działań niepożądanych [3, 4]. W ramach badań prowadzonych w Katedrze Chemii Farmaceutycznej WF UJ CM zsyntezowano serię nowych związków chemicznych będących ligandami D2R. W badaniach funkcjonalnych ścieżek sygnalizacyjnych, w tym rekrutacji β-arestyny i produkcji cAMP, wykazano, że wybrane związki cechowały się zróżnicowanym profilem funkcjonalnym (biased agonism). Przykładowo, związki MK-106 i MK-204 preferencyjnie aktywowały szlak cAMP, względem rekrutacji β-arestyny, podczas gdy inne (np. MK-100, MK-209) nie wykazywały selektywności funkcjonalnej (Ryc.1). Różnice w selektywności funkcjonalnej mogą mieć istotne znaczenie dla efektywności i bezpieczeństwa leków [5]. Celem projektu jest scharakteryzowanie wybranych ligandów D2R pod względem ich kinetyki wiązania, a także zbadanie związku pomiędzy parametrami kinetycznymi, a strukturą chemiczną związków oraz ich zdolnością do modulacji określonych ścieżek sygnałowych, co może mieć znaczenie w kontekście poprawy ich skuteczności i bezpieczeństwa w terapii zaburzeń neuropsychiatrycznych. Wybrane zostaną ok. 3-4 związki referencyjne (antagonista, częściowy agonista, agonista) i 6-7 nowo zsyntezowanych ligandów D2R, zróżnicowanych funkcjonalnie. Badania wykonane zostaną przy użyciu linii komórkowej CHOK1 z nadekspresją D2R. Do analizy powinowactwa oraz kinetyki wiązania (stała asocjacji i dysocjacji) ligandów D2R wykorzystana zostanie innowacyjna metoda SPRM (ang. Surface plasmon resonance microscopy) opierająca się na pomiarze powierzchniowego rezonansu plazmonów z funkcją obrazowania mikroskopowego. SPRM charakteryzuje się wysoką czułością i pozwala na bezpośredni, bezznacznikowy pomiar powinowactwa i kinetyki wiązania ligandów do białek błonowych, w żywych komórkach, w czasie rzeczywistym, w warunkach zbliżonych do fizjologicznych. Dodatkowo, równoczesna wizualizacja przestrzenna umożliwia obrazowanie zmian fenotypowych oraz analizę oddziaływań ligand–receptor, oferując kompleksowe podejście do badania procesów farmakodynamicznych na poziomie komórkowym [6]. Projekt wnosi nową jakość do badań nad ligandami D2R, koncentrując się na istotnym aspekcie działania leków – kinetyce wiązania. Dzięki wykorzystaniu technologii SPRM, możliwe stanie się po raz pierwszy bezpośrednie, bezznacznikowe badanie interakcji ligand–receptor D2 w żywych komórkach. Do tej pory taka kompleksowa analiza odziaływań międzycząsteczkowych nie była możliwa z użyciem dostępnych technik. Kluczową nowością projektu będzie też próba skorelowania analiz wiązania przy użyciu SPRM z profilami selektywności funkcjonalnej. Badania te mogą przyczynić się zarówno do poszerzenia wiedzy na temat farmakologii receptorów z grupy GPCR, jak dostarczyć wskazówek do bardziej świadomego i efektywnego projektowania nowych ligandów o potencjale terapeutycznym.

Powrót >