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Tesi etd-10252011-112611


Thesis type
Tesi di laurea specialistica LC5
Author
SAGUTO, SIMONE
URN
etd-10252011-112611
Title
PROGETTAZIONE E SINTESI DI NUOVI LIGANDI PER I RECETTORI DEI CANNABINOIDI A STRUTTURA BIFENILICA
Struttura
FARMACIA
Corso di studi
CHIMICA E TECNOLOGIA FARMACEUTICHE
Supervisors
relatore Dott. Bertini, Simone
relatore Prof. Macchia, Marco
Parole chiave
  • cannabinoidi
  • sintesi
  • ligandi
Data inizio appello
16/11/2011;
Consultabilità
Parziale
Data di rilascio
16/11/2051
Riassunto analitico
In seguito alla scoperta del sistema endocannabinoide (ECS), la ricerca nell'ambito dei cannabinoidi è divenuta di importanza terapeutica sempre più rilevante. Un numero considerevole di studi è stato condotto allo scopo di comprendere a fondo il ruolo dell'ECS e delle sue funzioni regolatorie sia in stati fisiologici che patologici. L'ECS è costituito da: recettori cannabinoidi accoppiati alla proteina G, ligandi endogeni (endocannabinoidi) quali anandamide (AEA) e 2-arachidonoilglicerolo (2-AG) ed enzimi responsabili della biosintesi, uptake cellulare e metabolismo degli endocannabinoidi.
Sono stati attualmente identificati e clonati due recettori cannabinoidi, denominati rispettivamente CB1 e CB2. Il recettore CB1 media gli effetti centrali dovuti ai cannabinoidi (ad es. gli effetti psicotropici della cannabis); esso è infatti principalmente espresso nei neuroni del sistema nervoso centrale, in particolare nelle aree cerebrali che controllano il movimento, la coordinazione, la percezione sensoriale, l'apprendimento e la memoria, i ricordi e le emozioni, la funzione ormonale e la temperatura corporea. In realtà, vi sono evidenze dell'espressione del recettore CB1 anche in tessuti non-neuronali.
Da studi iniziali sembrava che il recettore CB2 fosse espresso esclusivamente nelle cellule e tessuti del sistema immunitario Recentemente, è stato evidenziato che il recettore CB2 potrebbe svolgere un rilevante ruolo funzionale nel sistema nervoso centrale, mediato primariamente dalle cellule della microglia; vari studi hanno evidenziato che la stimolazione del recettore CB2 potrebbe bloccare l'attivazione delle cellule della microglia, senza interferire significativamente con il normale funzionamento dei neuroni centrali. Per questo motivo, CB2-agonisti risulterebbero potenzialmente utili nel trattamento della neuroinfiammazione, in alternativa agli immunosoppressori correntemente impiegati. Nell'arco degli ultimi anni, il recettore CB2 è emerso quale target terapeutico per il trattamento di: dolore neuropatico ed infiammatorio, sclerosi multipla, sclerosi laterale amiotrofica, malattia di Huntington, infarto, aterosclerosi, stati infiammatori gastrointestinali, disturbi epatici cronici e tumori di diversa origine. Numerosi studi farmacologici hanno evidenziato che CB2-agonisti sarebbero in grado di inibire direttamente la crescita tumorale in vitro ed in modelli animali; il meccanismo di tale azione potrebbe includere un effetto citotossico o citostatico, l'induzione di apoptosi e/o un effetto anti-metastatico accompagnato dall'inibizione della neo-angiogenesi. Per queste ragioni, lo sviluppo di potenti e selettivi CB2-agonisti, privi quindi degli effetti psicotropici centrali mediati dal sottotipo CB1, ha suscitato un interesse sempre crescente presso i gruppi di ricerca che si occupano di "drug design and discovery".
Modelli tridimensionali dei recettori cannabinoidi CB1 e CB2 sono stati recentemente costruiti mediante procedure di molecular modeling, a partire dalla struttura a raggi X della rodopsina bovina come "template" iniziale ed attraverso uno studio di "automated docking", usando il programma AUTODOCK 3.0. I modelli sono stati ottimizzati mediante il docking dell'agonista cannabinoide WIN55212-2, dell'endocannabinoide AEA e di svariati ligandi cannabinoidi scelti in letteratura.
Nell'ambito di un progetto di ricerca volto all'ottenimento di ligandi cannabinoidi CB2-selettivi e sulla base dei modelli tridimensionali sopracitati, nel laboratorio in cui ho svolto la mia tesi sperimentale di laurea, era stata sviluppata una serie di derivati piridin-2(1H)-on-3-carbossammidici aventi struttura generale (A)
Tali derivati si erano mostrati in generale più affini al recettore CB2, rispetto al CB1 (esperimenti di "binding" effettuati su recettori CB1 e CB2 umani ricombinanti), con interessanti valori di Ki (fino a 7.8 nM).
Sulla base di ulteriori studi di "molecular modeling" che avevano rivelato la possibilità di inserire sostituenti in posizione 5 del nucleo piridin-2(1H)-onico (essendo presente, proprio in questa zona del sito di binding del recettore CB2, una regione "libera" in grado di accomodare sostituenti più o meno ingombranti), era stata sviluppata una serie di derivati 1,2-diidro-2-oxo-piridin-3-carbossammidici-5-sostituiti (B). Nei saggi di "binding", questi ultimi derivati avevano mostrato dei buoni valori di affinità per il recettore CB2, in particolare nei casi in cui in posizione 5 era presente un p-metossifenile (Ki = 1.03 nM), un fenile (Ki = 1.22 nM) o un p-fluorofenile (Ki = 2.85 nM). Tali derivati avevano mostrato inoltre degli apprezzabili livelli di CB2-selettività.
Sulla base dei suddetti risultati, il lavoro di questa tesi sperimentale di laurea è stato dedicato alla progettazione e sintesi di una serie di ligandi cannabinoidi di tipo bifenilico (C) strutturalmente correlabili ai derivati 1,2-diidro-2-oxo-piridin-3-carbossammidici-5-sostituiti (B). In tali derivati, per quanto riguarda la posizione 1, ovvero quella in cui è presente il gruppo ammidico, sono stati inseriti sostituenti (R2), quali cicloeptile e 4-metilcicloesile, risultati migliori sulla base dei risultati di binding dei composti precedentemente sviluppati. In posizione 2 è stato inserito un gruppo metossilico, in sostituzione del carbonile in pos. 2 dei derivati di tipo A e B, peraltro non significativamente importante per l'affinità recettoriale. In posizione 3 (R4) sono stati previsti sostituenti alchilici/aril-alchilici di varie dimensioni (metile, n-butile, n-pentile, p-fluorobenzile). In effetti, sostituenti di tipo alchilico (n-pentile, n-butile) in questa posizione, sono stati riportati molto recentemente in letteratura, in derivati strutturalmente simili a quelli da noi progettati; in particolare, derivati 4-oxo-1,4-diidro-chinolin-3-carbossammidici e derivati 4-oxo-1,4-diidropiridin-3-carbossammidici. In particolare, durante il lavoro di questa tesi, sono stati inseriti, in questa posizione, il gruppo metilico e n-butilico. Infine, per quanto riguarda il sostituente R3, sono stati inseriti gruppi quali H, OMe, F, in analogia con i derivati precedentemente sviluppati.
I saggi di "binding" atti a valutare l'affinità/selettività dei nuovi composti per i recettori cannabinoidi sono attualmente in corso.




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