ETD

• benzilchinoloni
• benzylquinolones
• chinolin-2-oni
• GPR55
• quinoline-2-one

Il recettore GPR55 è un recettore accoppiato a proteine G di crescente interesse in ambito farmacologico, recentemente emerso come target innovativo e promettente soprattutto nell’ambito delle patologie neurodegenerative. Evidenze sperimentali ne indicano infatti il coinvolgimento in processi chiave quali neuroinfiammazione, neurodegenerazione e disfunzione della microglia, oltre che nel dolore neuropatico ed in patologie oncologiche. Nonostante il suo potenziale terapeutico, la caratterizzazione farmacologica di GPR55 risulta ad oggi incompleta, principalmente a causa del numero limitato di ligandi selettivi disponibili, della loro eterogeneità strutturale e dell’assenza di una struttura tridimensionale del recettore.
In tale contesto, lo sviluppo di nuovi ligandi per questo recettore rappresenta uno strumento fondamentale sia per chiarire il ruolo di GPR55 nei processi neurodegenerativi sia per esplorarne le potenziali applicazioni terapeutiche.
La presente tesi di laurea si inserisce in un progetto di ricerca finalizzato proprio allo sviluppo di nuovi modulatori del recettore GPR55. Studi precedenti condotti nel laboratorio di ricerca presso il quale è stata svolta questa tesi sperimentale, avevano portato all’individuazione di una prima serie di potenti e selettivi GPR55-agonisti a struttura 3-benzilchinolin-2(1H)-onica, progettati a partire da derivati 3-benzilcumarinici riportati in letteratura quali antagonisti o agonisti inversi del recettore GPR55 (valutati mediante il test di reclutamento della β-arrestina) e caratterizzati da un’attività anti-neuroinfiammatoria in modelli di microglia primaria attivata da lipopolisaccaride (LPS). Modifiche strutturali successive, focalizzate sulla catena laterale alchilica in posizione 7 e sul “pattern” di sostituzione del gruppo benzilico, avevano condotto a derivati con un’affinità di legame per il recettore ricompresa nel range del sub-nanomolare.
Sulla base di questi risultati e dello studio computazionale condotto sulla prima serie di derivati, il lavoro sperimentale di questa tesi di laurea si è focalizzato sulla funzionalizzazione della posizione 6 del nucleo 3-benzilchinolin-2(1H)-onico, mediante l’introduzione di un gruppo metossilico o di un atomo di fluoro. Tale strategia è stata adottata per valutare l’influenza di sostituenti con differenti caratteristiche elettroniche sull’interazione ligando-recettore. Sono state pertanto sintetizzate due serie di derivati che rappresentano nuovi potenziali modulatori del recettore GPR55, e che saranno sottoposti a valutazione biologica presso l’Università di Saskatchewan (Canada) al fine di valutarne affinità di legame, selettività e attività funzionale, contribuendo all’approfondimento delle relazioni struttura-attività per questa tipologia di molecole.
The GPR55 receptor is a G protein-coupled receptor of growing interest in the pharmacological field, which has recently emerged as an innovative and promising target, especially in the field of neurodegenerative diseases. Experimental evidence indicates its involvement in key processes such as neuroinflammation, neurodegeneration, and microglia dysfunction, as well as in neuropathic pain and oncological diseases. Despite its therapeutic potential, the pharmacological characterization of GPR55 is currently incomplete, mainly due to the limited number of selective ligands available, their structural heterogeneity, and the absence of a three-dimensional structure of the receptor.
In this context, the development of new ligands for this receptor is a fundamental tool both for clarifying the role of GPR55 in neurodegenerative processes and for exploring its potential therapeutic applications.
This thesis is part of a research project aimed precisely at developing new modulators of the GPR55 receptor. Previous studies conducted in the research laboratory where this experimental thesis was carried out had led to the identification of a first series of potent and selective GPR55 agonists with a 3-benzylquinolin-2(1H)-onic structure, designed from 3-benzylcoumarin derivatives reported in the literature as antagonists or inverse agonists of the GPR55 receptor (evaluated by the β-arrestin recruitment test) and characterized by anti-neuroinflammatory activity in primary lipopolysaccharide (LPS)-activated microglia models. Subsequent structural modifications, focused on the alkyl side chain at position 7 and on the substitution pattern of the benzyl group, led to derivatives with a binding affinity for the receptor in the sub-nanomolar range.
Based on these results and the computational study conducted on the first series of derivatives, the experimental work of this thesis focused on the functionalization of position 6 of the 3-benzylquinolin-2(1H)-one nucleus by introducing a methoxy group or a fluorine atom. This strategy was adopted to evaluate the influence of substituents with different electronic characteristics on the ligand-receptor interaction. Two series of derivatives were therefore synthesized, representing new potential modulators of the GPR55 receptor, which will undergo biological evaluation at the University of Saskatchewan (Canada) in order to assess their binding affinity, selectivity, and functional activity, contributing to a deeper understanding of the structure-activity relationships for this type of molecule.