Аннотация результатов, полученных в 2021 году
В рамках поиска и создания новых перспективных лекарственных средств мультитаргетного действия, обладающих выраженными антидепрессивными и противовоспалительными свойствами, с использованием 52 качественных и количественных (Q)SAR моделей на основе 6 выборок с общим количеством записей по 415 известным соединениям, выполнен прогноз взаимодействия исследуемых соединений с антидепресантными мишенями. На основании выполненной количественной оценки афинности к сайтам связывания и оценки ADMET параметров отобраны 13 наиболее перспективных для процедуры молекулярного докинга и экспериментального исследований соединения. Определенные энергетические параметры (энергия несвязанных взаимодействий и параметры энергии, затрачиваемой на формирование укладки соединения в сайте связывания, значения энергии связывания комплексов лиганд-белок) процедуры молекулярного моделирования сайтов связывания ПАМ АМРА/NMDA рецепторов оказались сопоставимы с известными модуляторами. Показано, что большинство соединений образуют межмолекулярные контакты (часто опосредованные водой) с функциональными аминокислотами. В модели глутамат-индуцированный эксайтотоксичности на нейронах коры головного мозга крысы выявлен ряд соединений с выраженной нейропротекторной активностью. Результатом исследования возможности аминосульфокислот с фенольным заместителем влиять на такие маркеры воспаления как толл-подобный рецептор 4 (TLR-4) и циклооксигеназу 2 (ЦОГ2) стало обнаружение потенциальных соединений-лидеров, способных наилучшим образом связываться с рецептором TLR-4. Показано, что в случае ЦОГ1,2 для изученных соединений характерны межмолекулярные взаимодействия с участием ключевых аминокислот в механизме метаболизма арахидоновой кислоты. Отметим, что в ряде случаев значения docking score и энергии кластеризации оказались соизмеримы со значениями для нативного лиганда диклофенака. С использованием разработанных и апробированных синтетических методики осуществлен синтез 11 новых соединений на основе аминосульфокислоты таурина, химически модифицированного функциональными производными фенола и лактамов с различным размером цикла. Методом РСА подтверждена структура калиевой соли N-(2-((1-оксиданеил)диоксо-6-сульфанеил)этил)-2-(4-хлорфенокси)ацетамида, три формульных единицы (катион-анион) которой образуют гидрофильные слои с гидрофобным окружением параллельные плоскости bc элементарной ячейки, в центре которых ионы калия, а на периферии хлорфенильные групп. Обнаружено, что в слоях органические анионы и катионы калия связаны за счет ионных связей K-O сульфогрупп, дополнительно катионы образуют между собой водородные связи N-H…O и C-H…O. В свою очередь, слои связаны между собой за счет слабых ван-дер-ваальсовых взаимодействий C-H…Cl. С целью расширения линейки лигандов, потенциально обладающих искомой биологической активностью, для структурной модификации аминосульфокислот изучено орто-формилирование Даффа незамещенного умбеллиферона – удобного и экологического синтетического решения для функционализации кумариновых каркасов. Оптимизация классических условий реакции привела к неожиданно быстрому орто-формилированию умбеллиферона с получением смеси изомеров орто-формильного положения. В результате исследований по разделению орто-формилированных умбеллиферонов с использованием хроматографических методов и методов перекристаллизации, а также оценка их растворимости в обычных органических растворителях удалось полностью выделить 8-формил- и 6-формилумбеллифероны. На основе разработанного протокола одновременного получения, экстракции и очистки 8-формил- и 6-формилумбеллиферонов на 2 год выполнения проекта запланированы синтетические исследования.

Аннотация результатов, полученных в 2022 году
В продолжении 1 этапа исследований, посвященного поиску и созданию новых перспективных лекарственных средств мультитаргетного действия с выраженными антидепрессивными и противовоспалительными свойствами, на 2 этапе продолжены перспективные исследования, посвященные: 1) Оптимизация лабораторных синтетических схем потенциальных соединений – лидеров, по таким параметрам как: варьирование температурных условий, длины «хвоста» аминосульфокислоты, типа лиганда, его строения. Выполненные in vitro и in vivo исследования показали высокий терапевтический потенциал одного из соединений – лидеров, полученного в ходе такой оптимизации, в восстановлении лабораторных животных даже после таких сильных повреждений, как полушарный инсульт. Комплекс биохимических исследований показал, что физиологический эффект достигается за счет увеличения синтеза противовоспалительных и снижения выработки провоспалительных цитокинов (см. https://pharmmedprom.ru/news/pomosch-dazhe-cherez-sutki-posle-insulta-okazhet-innovatsionnii-rossiiskii-preparat/; https://gubdaily.ru/news/rossijskie-uchenye-sozdayut-lekarstvo-sposobnoe-zashhitit-ot-sereznyx-posledstvij-insulta/). 2) Выполнены in silico исследования, позволившие оценить физико-химические (ADMET) параметры, выявить потенциальные фармакофорные рецепторы. В результате проведенных исследований отобрано 5 перспективных кандидатов, выявлена наиболее вероятная мишень связывания. На основании анализа результатов молекулярного докинга сделан вывод о том, что в качестве вероятной мишени связывания лигандов выступает TLR4-MD2 рецептор. Отсутствие токсичности, в т.ч. и генотоксичности, доказано МТТ тестами в отношении ряда клеточных линий (A549, MCF7, NKE и HaCat) в интервале концентраций от 3,9 до 7,0 мг/мл в течение длительной инкубации (72 часа), а также в тесте ДНК – комет. Для подготовки исследований in vivo отработана и валидирована модель хронического непредсказуемого легкого стресса, вызывающая депрессию у лабораторных животных. Тестируемое соединение – лидер во всех проведенных тестах проявило высокое антидепрессантное действие. Проведенные исследования позволили идентифицировать механизм антидепрессивного действия за счет нормализации метаболизма моноаминов в различных структурах головного мозга за счет увеличения концентрация серотонина в гиппокампе и стриатуме. В завершении, разработаны и валидированы унифицированные методики определения соединений-лидеров методом ВЭЖХ-МС в биологических тканях. Все заявленные цели и задачи этапа выполнены. Полученные результаты свидетельствуют о высокой перспективности продолжения исследований.

Аннотация результатов, полученных в 2023 году
3-[2-(аминокарбонил)пиридиний-1-ил]пропан-1-сульфонат, перспективный лекарственный бетаин, был получен методом однократного синтеза с выходом 89% путем N-алкилирования этилпиколината 1,3-пропансультоном в MeCN с последующим аммонолизом. Аналогичная реакция в MeOH с последующей обработкой ацетоном позволила получить новый 3,3-диметил-1-оксо-2,3-дигидро-1Н-имидазо[1,5-а]пиридин-4-ме-3-метоксипропан-1-сульфонат. Согласно in silico данным Pass Online, данное соединение, вероятно, проявляет иммуностимулирующую и противоопухолевую активность. Методами молекулярной динамики и квантовой химии изучен механизм реакции орто-производных пиридинкарбоксамидов с пропансультоном. Молекулярно-динамические (МД) симуляции взаимодействия частиц проводили на уровне классической теории МД. Структура предреакционного комплекса определена с использованием молекулярно-динамического моделирования системы, содержащей протонированный катион пиколинамида, сульфонат-анион, молекулу ацетона и 2000 молекул растворителя (метанола). Полученные данные показывают, что выбранные пары взаимодействий фиксируются на траектории симуляции и наличие этих структур следует искать как визуально, так и методом построения карт заселенности пространства. Анализ карт заселенности показал области, предпочтительные для построения исходной структуры комплекса, где молекулы сульфоната, ацетона и метанола располагаются относительно орто-пиридинкарбоксамида-1,2 для последующих квантово-химических расчетов. На основании полученных данных высказано предположение о возможной миграции протона 3-метоксипропансульфоновой кислоты к атому кислорода карбонильной группы ацетона. Образованный комплекс взаимодействует с пиридинкарбоксамидом через переходное состояние с образованием интермедиата. После чего происходит одновременная циклизация и отщепление молекулы воды, которое приводит к образованию конечного продукта. Анализ результатов молекулярного докинга в отношении ионотропных глутаматных рецепторов свидетельствует о том, что соединения (катионы) связываются в ПАМ с аффинностью соизмеримой с аффинностью пирацетама. При связывании соединения в основном образуют межмолекулярные контакты с ключевыми а.о., среди которых Pro105, Ser108, Ser217. Среди рассматриваемых соединений можно выделить структуру с лабораторным шрифтом NVV4, энергетические параметры связывания которого минимальные. Также можно отметить, что аффинность R- стереоизомеров к сайту связывания более выраженная, чем S-стереоизомеров. Таким образом, проведенные процедуры молекулярного докинга в отношении новых соединений в сайт связывания позитивных аллостерических модуляторов AMPA и NMDA рецептора, говорит о том, что они могут связываться с рецепторами и, вероятно, оказывать влияние на функционирование последнее. Изучена возможность блокировки исследуемыми соединениями входа кальция через ионотропные глутаматные рецепторы, которые участвует в опосредованной токсичности индуцированной глутаматом. Применение 150 мкМ соединений 39-14, 8-21, 6-21 и 1i в течение 10 мин привело к снижению тока на 10 ± 1%, 16 ± 2%, 4 ± 2% и 8± 2,4%. По результатам данного эксперимента сделан вывод о том, что новые соединения, на основе производных сульфониевых кислот (лабораторные шифры 39-14, 8-21, 6-21 и 1i) являются слабыми и временными блокаторами токов ионотропных глутаматных рецепторов и лишь частично блокируют приток ICa на ранних этапах после обработки глутаматом. Однако такого временного снижения притока ICa может быть недостаточно для объяснения более чем 85% нейропротекции, обеспечиваемой рассматриваемыми соединениями в модели глутаматной эксайтотоксичности. На этом основании высказано предположение о том, что эти соединения могут ингибировать внутриклеточные мишени. В ходе in silico и in vitro исследований из всей линейки веществ были определены вещества-лидеры по эффективности и безопасности. Одним из лидеров является исследуемое вещество – новое производное таурина - К-соль -N-(4-[хлорфеноксиацетил)таурина (лабораторный шифр 8-21). С помощью (Q)SAR моделей для исследуемого вещества был сделан прогноз взаимосвязи «структура-активность» с антидепрессантными мишенями. Согласно полученным результатам, исследуемое вещество может обладать антидепрессантным эффектом за счет сродства к следующим белковым мишеням: AMPA2, AMPA4, NMDA 2A, NMDAR1. С помощью веб-сервиса PASS Online была предсказана противовоспалительная активность 8-21 (Pa = 0,517, порог Pа>0,4) с потенциальным механизмом действия через ингибирование фосфолипазы А1 (Pa=0.548). В ходе молекулярного докинга была описана аффинность 8-21 к активным сайтам COX-1 и COX-2, что дополнительно подтверждает гипотезу о противовоспалительном эффекте вещества. Противовоспалительный эффект был показан по результатам in vitro исследований в модели воспаления на клетках Raw 264.7, и проявляется в стимуляции выработки противовоспалительных цитокинов IL10 и IL4 и ингибировании выработки провоспалительных цитокинов, таких как IL6 и ИФН-γ. По результатам МТТ-теста на клеточные линии A549, MCF7, NKE и HaCat соединение не проявило цитотоксического действия, а по тесту ДНК-комет на клеточной линии NKE 8-21 не вызывает повреждения ДНК, что позволило предположить, что в in vivo исследованиях вещество не будет проявлять мутагенного эффекта на грызунах. Предсказанная токсичность вещества 8-21 для крыс с помощью открытого ресурса GUSAR Online составила: LD50 при внутрибрюшинном введении – 333,7 мг/кг, LD50 при внутривенном введении – 205,2 мг/кг, LD50 при пероральном введении – 1515,0 мг/кг. В исследовании о проверке антидепрессивного действия вещества для соединения лидера К-соль -N-(3-метоксифеноксиацетил)таурина (лабораторный шифр 39-14), полученного на первом году исследования были использованы крысы-самцы WKY (Wistar-Kyoto). Животным была смоделирована депрессия с сопутствующей тревожностью, которая выражалась в снижении прибавки массы тела, ангедонии и гиперлокомоции. После терапии крыс исследуемым веществом и Флуоксетином была выявлена антидепрессивная активность 39-14, сопоставимая с препаратом-сравнения. По результатам проведенных тестирований было выявлено, что в первые дни после последней инъекции 39-14 проявлял хороший седативный эффект. Препарат снижал гиперлокомоцию животных в тесте открытое поле. В тесте темно-светлая камера было показано анксиолитическое действие препарата за счет увеличения времени, проведенного в светлом отсеке. В этих тестах также наблюдается снижение гиперактивности животных в ориентировочно-исследовательском аспекте, что, возможно, объясняется седативным действием исследуемого вещества. Кроме этого, было показано мнемотропное действие препарата при анализе формирования памятного следа при выработке УРПИ. В тесте вынужденного плавания по Porsolt и в тесте на сахарозу была показана антидепрессивная активность исследовательского препарата. В тесте на сахарозу была определено повышение потребления раствора сахарозы у животных, получающих 39-14, что говорит о снижении ангедонический проявлений. В тесте по Porsolt группа, получающая исследуемое вещество была активнее депрессивных животных, что говорит о стремлении к выживанию животных. Биохимический и иммуноферментный анализа не показали наличия у животных воспалительных процессов в организме через 2,5 недели после прекращения ХНЛС. Таким образом, исследуемое соединение 39-14, обладает антидепрессивным, седативным и анксиолитическим действием с эффективностью не ниже зарегистрированного антидепрессанта – Флуоксетина, который относится к группе селективных ингибиторов обратного захвата серотонина. Кроме того, обнаружена способность соединения 39-14 к формированию памятного следа у лабораторных животных, что может благотворно влиять на когнитивные функции и быть ещё одним плюсом при лечении депрессий разного генеза.