Yeni Mikrozomal Prostaglandin E2 Sentaz-1 (Mpges-1) İnhibitörlerinin Geliştirilmesi Üzerine Çalışmalar


Banoğlu E. (Yürütücü) , Gür Maz Z. T. , Uludağ M. O. , Çalışkan B. , Olğaç A.

TÜBİTAK Projesi, 2019 - 2022

  • Proje Türü: TÜBİTAK Projesi
  • Başlama Tarihi: Eylül 2019
  • Bitiş Tarihi: Eylül 2022

Proje Özeti

Prostoglandinler (PG) pek çok fizyolojik ve patofizyolojik aktivitede rol alan yağ asidi yapısında moleküllerdir. PG ailesinin bir üyesi olan PGE2 fizyolojik fonksiyonlarının yanı sıra özellikle ağrı, ateş ve enflamasyon yanıtının oluşum sürecinde de önemli rol oynar. Bu nedenle enflamatuvar PGE2 üretiminden sorumlu enzimler enflamasyon ve enflamasyon ile dolaylı olarak ilişkili hastalıkların tedavisi için önemli birer terapötik hedef olarak değerlendirilmektedir. PGE2 biyosentezi araşidonik asidin (AA) hücre membranındaki fosfolipidlerden fosfolipaz A2 enzimi aracılığı ile salınımına bağımlıdır. Salınan AA daha sonra siklooksijenaz (COX)-1 ve COX-2 enzimleri ile PGH2’ye dönüştürülür. PGH2 ise üç farklı PGE2 sentaz, mikrozomal PGE2 sentaz-1 ve -2 (mPGES-1 ve -2) ile sitozolik PGE2 sentaz (cPGES), aracılığı ile PGE2'ye dönüştürülür. Bununla beraber PGH2, PGE2’nin yanı sıra farklı PG sentazlar ve tromboksan (Tx) sentaz aracılığı ile fizyolojik olarak önemli birçok PG ve TXB2 biyosentezi için merkezi prekürsör substrat olarak da hareket eder Klinik kullanımda mevcut non-steroidal antienflamatuvar ilaçlar (NSAEİ) COX-1 ve COX-2 enzimlerinin non-selektif inhibisyonu sonucu PGE2 üretimini baskılayarak etki gösterirler. Bunlardan COX-1 enzimi belli hücrelerin normal aktivitesi ve homeostazının sağlanmasında görev alan PG’lerin biyosentezini yönetirken, COX-2 enflamatuvar PGE2 biyosentezinden sorumlu indüklenebilir izoform olarak belirlenmiştir. COX enzimleri Tx ve PG sentezinin ilk basamağını katalizlediğinden, bir hücredeki COX enziminin ilaçlarla inhibe olması tüm PG ve Tx üretimini etkiler ve bu ilaçlar uzun süreli kullanılmaları halinde ciddi gastrointestinal yan etkilere neden olurlar. Daha sonraları geliştirilen ve seçici olarak COX-2 inhibitör etkileri sonucu enflamatuvar PGE2 oluşumunu baskılayan ilaçlar ise aynı zamanda antitrombotik prostasiklin oluşumunu da engellediklerinden ciddi kardiyovasküler komplikasyonlara yol açmış ve tedaviden kaldırılmışlardır. Bu nedenle en yeni yaklaşım olarak mPGES-1 inhibitörleri üzerinde çalışmalar yoğunlaşmış ve AA’dan PGE2 oluşumunu yolağın en son basamağında sadece enflamatuvar PGE2 oluşumunu engelleyerek klinik kullanımı daha güvenli ve yukarıdaki yan etkileri içermeyen yeni moleküllerin geliştirilmesi amaçlanmıştır. Gelinen noktada, mPGES-1 inhibitörlerinin hem bilinen yan etkileri taşımadığı hem de COX-2 inhibitörleri kadar potent olduğu gösterilmiştir. Böylece, mPGES-1 inhibisyonu ile PGE2 biyosentezinin engellenmesi enflamatuvar hastalıkların tedavisinde, klinik olarak daha güvenli olduğu düşünülen, yeni bir terapötik hedef haline gelmiştir. Bu proje, anabilim dalımızda gerçekleştirdiğimiz ön çalışmalar sonucu keşfettiğimiz, potent mPGES-1 inhibitör etkinlikte ve 2-fenilbenzimidazol ana yapısında olan BRP351 kodlu bir bileşiğe dayanmaktadır. BRP-351 interlökin (IL)-1b ile stimüle edilmiş A549 hücrelerinden elde edilen mikrozomların enzim kaynağı olarak kullanıldıkları deneyde mPGES-1 aktivitesini potent olarak inhibe etmiştir (IC50 = 30 nM). Bu proje kapsamında, oldukça potent mPGES-1 inhibitörü bu bileşikten hareketle, yeni türev bileşiklerin sentezlenmesi ve ön klinik çalışmalarda değerlendirilebilecek yeni bileşik(ler) geliştirilmesi amaçlanmaktadır. Bu amaçla, rasyonel ilaç keşif ve geliştirme yaklaşımlarıyla yapı-etki ilişkilerinin (YEİ) değerlendirilmesinde ligand-protein etkileşimlerinin kullanılmasının yanı sıra, bileşiklerin ligand etkinlik parametreleri (LE) ve farmakokinetikleri ile ilişkili diğer fizikokimyasal parametreleri ve dolayısıyla biyoyararlanım özelliklerinin optimize edilmesi amaçlanmaktadır. Bu amaca yönelik yapılacak çalışmalar bileşik tasarım, sentez ve aktivite tayini süreçlerini içermektedir. BRP-351’den hareketle tasarlanmış bileşiklerin sentez çalışmaları yürütülürken literatürde yer alan potent mPGES-1 inhibitörlerine ait kimyasal bileşik veri tabanı oluşturulacak ve proje kapsamında sentezlenmiş bileşiklerle birlikte hesaplanmış fizikokimyasal özelliklerinin ve diğer moleküler tanımlayıcıların kalitatif ve kantitatif yöntemlerle retrospektif olarak karşılaştırılması gerçekleştirilecektir (Yapı-özellik ilişkileri-YÖİ). Üç boyutlu yapısı açıklanmış insan mPGES-1 kristal yapılarından hareketle docking ve moleküler dinamik (MD) simülasyon çalışmalarıyla hem retrospektif olarak ligand-protein etkileşimlerinin YEİ üzerindeki etkisi anlaşılmaya ve açıklanmaya çalışılacak hem de devam eden sentez ve farmakolojik etki değerlendirilmesi sonucu elde edilen bulgular ışığında yeni bileşiklerin tasarımı prospektif olarak gerçekleştirilecektir. Bu sayede geliştirilecek yeni molekül(ler), ön klinik çalışmalara aday olabilecek yüksek teknoloji ürünü olan, katma değeri yüksek özgün moleküller olabilecek ve ileri ön klinik çalışmalar için ileri projeler planlanabilecektir. Bu projenin çıktıları, uluslararası literatüre, Ülkemizin ve Üniversitemizin bilimsel gelişimine önemli katkılar yapacaktır.