КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ


Номер 19-75-30008

НазваниеРазработка инновационных лекарственных средств на основе TAAR рецепторов следовых аминов

РуководительГайнетдинов Рауль Радикович, Кандидат медицинских наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет", г Санкт-Петербург

Период выполнения при поддержке РНФ 2023 г. - 2025 г. 

Конкурс Конкурс на продление сроков выполнения проектов, поддержанных грантами Российского научного фонда по мероприятию «Проведение исследований научными лабораториями мирового уровня в рамках реализации приоритетов научно-технологического развития Российской Федерации» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными (33).

Область знания, основной код классификатора 05 - Фундаментальные исследования для медицины, 05-106 - Нейробиология

Ключевые словаФармакология, Нейробиология, Трансляционная медицина, Шизофрения, Болезнь Паркинсона, Депрессия, Наркомании, Диабет, Ожирение, Трансгенные модели животных, Следовые амины, GPCR Рецепторы, Моноамины

Код ГРНТИ34.15.43


 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ


Аннотация
Открытие в 2001 году нового класса моноаминергических рецепторов сопряженных с G белками (GPCRs) - рецепторов, ассоциированных со следовыми аминами (Trace Amine-Associated Receptors, TAARs, 6 функциональных рецепторов найдены у человека: TAAR1, TAAR2, TAAR5, TAAR6, TAAR8 и TAAR9) - создала возможность изучения роли эндогенных Следовых Аминов (Trace amines, TA) в физиологии и патологии млекопитающих. Следовые амины, такие как β-фенилэтиламин, тирамин, триптамин и др. структурно близки к классическим моноаминам, но их функции в организме млекопитающих малоизучены. ТА присутствуют в ЦНС в «следовых» количествах и обладают нейромодуляторными функциями классических моноаминов, таких как дофамин, серотонин и норадреналин. Нарушения в физиологии ТА уже длительное время ассоциируется с шизофренией, депрессией, болезнью Паркинсона и другими заболеваниями мозга. Считается, что идентификация новых лигандов TAAR рецепторов может привести к разработке принципиально новых лекарственных средств. Наиболее изученным среди них является TAAR1, который уже является доказанной мишенью для фармакологии заболеваний мозга и агонисты TAAR1 находятся на стадии клинических испытаний компаниями Roche, Switzerland и Sunovion, USA . В 2019 году, TAAR1 агонист Ulotaront от компании Sunovion была классифицирована американским регулятором FDA как прорывное лекарство для лечения шизофрении. Ulotaront проявил значительную антипсихотическую активность без побочных эффектов характерных для антипсихотков, так как не блокирует Д2 рецепторы дофамина. Это позволило Sunovion приступить к дополнительным клиническим испытаниям Ulotaront при психозе у больных паркинсонизмом, тревожных состояниях и депрессии. Использование селективных агонистов TAAR1 и линии мышей, лишенных TAAR1 (TAAR1-KO мыши) показало, что TAAR1 агонисты могут быть эффективными при лечении шизофрении, депрессии, наркоманиях и нарушениях сна. Кроме того, TAAR1 был также обнаружен в поджелудочной железе, желудке и кишечнике, что предполагает эффективность агонистов TAAR1 при метаболических нарушениях таких как ожирение и диабет. Работы в этом направлении в лаборатории Гайнетдинова велись более 20 лет в сотрудничестве с международными и российсими компаниями: Lundbeck (Denmark), F. Hoffmann La-Roche (Switzerland), Orion (Finland), Sunovion (USA), Биокад (Россия) и Экселлена (Россия). В лаборатории Гайнетдинова в СПбГУ установлена платформа для in vitro скрининга (методами BRET) агонистов TAAR1 и других TAARs. Установлен ряд биохимических, нейрохимических, фармакологических, электрофизиологических и поведенческих подходов для in vivo исследований на TAAR нокаутных животных. В сотрудничестве с профессором Михаилом Красавиным (СПБГУ) был проведён скрининг среди оригинальных соединений и был найден ряд эффективных агонистов TAAR1 и некоторые из них показали активность на животных моделях. Индустриальный партнёр проекта ООО «Экселлена» проводит доклинические исследования в сотрудничестве с СПбГУ. Параллельно, в лаборатории ведутся исследования по другим TAARs, функция которых минимально изучена и потенциал для фармакологии практически не известен. В лаборатории Гайнетдинова в СПбГУ создана уникальная коллекция TAAR нокаутных животных. Установлены линии TAAR1,ТAAR2, TAAR5, TAAR6 и TAAR8 нокаутных мышй и TAAR9 нокаутных крыс. Используются и разрабатываются новые методики для in vitro поиска лигандов TAARs. В рамках данного проекта планируется дальнейший поиск новых лигандов ТААRs и проведения in vivo исследований этих соединений. Второй по изученности рецептор TAAR5 может представлять интерес в плане разработок новых антидепрессантов и анксиолитиков. В отношении других, менее изученных TAARs будет применяться подход, сочетающий как in vitro поиск лигандов этих рецепторов, так и фенотипирование нокаутных животных. Эти исследования должны в конечном итоге привести к созданию принципиально новых лекарственных препаратов и инновационных подходов для лечения болезней человека.

Ожидаемые результаты
Этот проект направлен на создание инновационных лекарственных средств на основе воздействия на рецепторы следовых аминов TAARs. TAARs относятся к семейству рецепторов сопряжённых с G белком (GPCRs). 30-40% процентов лекарственных средств, применяемых на сегодня в клинике, основаны на воздействии на GPCRs. Агонисты TAAR1 уже находятся на стадии клинических испытаний компаниями F. Hoffmann La-Roche (Switzerland) и Sunovion (USA) с которыми Гайнетдинов Р.Р. ведёт многолетнее сотрудничество и является основным консультантом по этой тематике. Следует отметить, что программа Национального Института Здоровья США (NIH, USA) Illuminating the Druggable Genome (IDG) Program включила ряд TAARs (TAAR2, TAAR8 и TAAR9) в список малоизученных фармакологически-релевантных GPCRs, которые требуют дальнейшей оценки их молекулярных, клеточных и физиологических ролей. Прежде всего, совместно с ООО «Экселлена» проводится фармацевтическая и доклиническая разработка новых лекарственных средств на основании идентифицированных нами агонистов TAAR1 рецептора, который является уже доказанной мишенью для ряда нейропсихиатрических и метаболических заболеваний. Будет также продолжаться направленный поиск новых агонистов и антагонистов TAAR1. Мы также продолжим поиск селективных TAAR5 антагонистов которые могут проявлять антидепрессивные и анксиолитические свойства. Валидация остальных малоизученных TAAR рецепторов (TAAR2, TAAR6, TAAR8 и TAAR9), как новых потенциальных лекарственных мишеней и идентификация их лигандов могут открыть новые фармакологические подходы для терапии заболеваний ЦНС и периферических органов. Дальнейшее развитие этой тематики совместно с ООО «Экселлена» может привести к разработкам ряда принципиально новых лекарственных средств. На сегодня роль этих рецепторов в фармакологии остается неизвестной и предлагаемые исследования ответят на этот вопрос согласно высочайшим мировым стандартам. Результаты данной работы будет иметь прямое практическое применение в плане разработки новых фармакологических агентов для терапии заболеваний мозга и других нарушений, и, таким образом, иметь важное экономическое и социальное значение.


 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ


Аннотация результатов, полученных в 2023 году
Для поиска потенциальных агонистов TAAR1 проведен скрининг виртуальной библиотеки синтетически доступных потенциальных лигандов TAAR1, представленных 14-ю различными хемотипами, На основе полученных данных приоритизованы 44 потенциальных лиганда, составляющие 5 серий соединений, содержащих фрагменты азотистых гетероциклов. Валидированы синтетические подходы к целевым соединениям. Проведена частичная оптимизации необходимых превращений. Получено 32 новых соединения в рамках трех серий, начаты работы по оценке их биологической активности. Проведено in vitro тестирование серии 150 структурно разнообразных малых молекул. Предложены и апробированы две стратегии модификации начального скаффолда перспективного агониста TAAR1 LK00764. В результате реализации данного направления получено две серии соединений по 20 представителей. В 2023 году мы продолжили поиск агонистов и антагонистов TAARs. Было обнаружено 20 вновь синтезированных соединений, способных активировать hTAAR1 в наномолярных концентрациях. Также мы провели скрининг возможных лигандов hTAAR5 среди 200 «случайных» веществ из коммерческой библиотеки соединений Sigma LOPAC 1280. В результате было обнаружено 10 веществ, проявивших агонистическую активность выше фонового уровня по отношению к hTAAR5. Кроме того, методом BRET был проведен скрининг агонистов hTAAR2 (112 соединений), mTAAR6 (103 соединения); rTAAR9 (91 соединение) из библиотеки SigmaLOPAC1280, а также среди других известных веществ. Для повышения эффективности поиска лигандов TAARs мы продолжили оптимизацию методов in vitro скрининга лигандов. На примере hTAAR6 и mTAAR2 было показано, что коэскпрессия шаперонов в гетерологичной системе улучшает чувствительность системы. В этом году мы также проводили разработку методов скрининга hTAAR8. Для экспрессии человеческого TAAR8 были сконструированы две плазмиды на основе pcDNA3.1. Далее методом BRET мы провели оценку активации Gs-сигналинга hTAAR8 с использованием ранее известных агонистов TAAR8b и TAAR8c мыши и крысы. Мы продолжили изучать экспрессию TAARs в различных отделах головного мозга и в периферических тканях путем анализа транскриптомных данных. Было обнаружено, что мРНК генов TAAR экспрессируется в различных популяциях клеток островков Лангерганса поджелудочной железы, где прослеживается взаимосвязь между экспрессией TAAR и других хеморецепторов. Впервые была найдена экспрессия TAAR8a и TAAR9 в ряде структур мозга и подтверждена в семенниках и обонятельном эпителии крыс. В 2023 году мы провели полноценное фенотипирование созданной путем 6-тикратного обратного скрещивания “чистой” линии TAAR9-KO-delC. Выяснилось, что нокаут гена TAAR9 не вызывает изменений в поведении крыс, однако оказывает влияние на процессы терморегуляции. Также мы исследовали электрическую активность мозга мышей, нокаутных по TAAR5, и выявили снижение синхронизации суммарной нейрональной активности между префронтальной корой и гиппокампом, свидетельствующее о значимой роли TAAR5 в передаче сигналов между лимбическими структурами мозга. У хронически стрессированных TAAR2 нокаутных мышей мы обнаружили более низкий уровень тревожности по сравнению с мышами дикого типа. Наконец, мы исследовали нейрогенный потенциал TAAR8 и выявили увеличение плотности нейробластоподобных клеток DCX+ в субвентрикулярной зоне мышей, нокаутных по TAAR8. Мы провели более детальную оценку вовлеченности TAARs в механизмы развития и терапии онкологических заболеваний. Работа на культуре нейробластомы человека SH-SY5Y позволила нам выявить перспективные агенты, обладающие антипролиферативной активностью, среди них следовой амин октопамин. Мы также исследовали антипролиферативный потенциал лигандов TAAR1 и TAAR5 в отношении клеток постоянной линии трижды негативного рака молочной железы. Мы проанализировали транскриптомные данные на предмет выявления экспрессии TAARs в опухолях молочной железы и обнаружили, что экспрессия TAAR повышена в более агрессивных видах рака, характеризующихся неблагоприятным прогнозом, среди которых трижды негативный и HER2-положительный подтип. Уровень экспрессии мРНК рецепторов TAAR коррелирует с уровнями экспрессии ряда генов других рецепторов нейромедиаторов. Данные об исследованиях опубликованы в средствах массовой информации: 1) «Давайте уберем запах гнили, и у вас улучшится эмоциональное состояние» https://www.kommersant.ru/doc/6054385?query=%D0%B3%D0%B0%D0%B9%D0%BD%D0%B5%D1%82%D0%B4%D0%B8%D0%BD%D0%BE%D0%B2 2) «Истории успеха. Мы используем аналоги дофамина для борьбы с психическими заболеваниями» https://10.rscf.ru/istorii/40156 3) Нейробиолог Рауль Гайнетдинов «О новых способах лечения заболеваний мозга» https://www.rscf.ru/upload/iblock/ad2/h980rjzece4hmv622hzlt6u2hnwcquxh.pdf 4) Нейробиолог Рауль Гайнетдинов: «Поддержка Фонда помогает нам работать на мировом уровне» https://rscf.ru/news/interview/neyrobiolog-raul-gaynetdinov/

 

Публикации

1. Ваганова А., Масленникова Д., Константинова В., Канов Е., Гайнетдинов Р. The Expression of Trace Amine-Associated Receptors (TAARs) in Breast Cancer Is Coincident with the Expression of Neuroactive Ligand–Receptor Systems and Depends on Tumor Intrinsic Subtype Biomolecules, Biomolecules 2023, 13, 1361 (год публикации - 2023) https://doi.org/10.3390/biom13091361

2. Николи А., Уэбер В., Бон Ш., Штойер А., Густинич С., Гайнетдинов Р., Лэнг Р., Эспиноза С., Ди Пицио А. Structure-Based Discovery of Mouse Trace Amine-Associated Receptor 5 Antagonists Journal of Chemical Information and Modeling, J. Chem. Inf. Model. 2023, 63, 21, 6667–6680 (год публикации - 2023) https://doi.org/10.1021/acs.jcim.3c00755

3. Чичеро Е., Франческони В., Касини Б., Казале М., Канов Е., Герасимов А., Суханов И., Савченко А., Эспиноза С., Гайнетдинов Р., Тонелли М. Discovery of Guanfacine as a Novel TAAR1 Agonist: A Combination Strategy through Molecular Modeling Studies and Biological Assays Pharmaceuticals, Pharmaceuticals 2023, 16, 1632. (год публикации - 2023) https://doi.org/10.3390/ph16111632

4. Ваганова А., Шемякова Т., Ленская К., Родионов Р., Стинблок Ш., Гайнетдинов Р. Trace Amine-Associated Receptors and Monoamine-Mediated Regulation of Insulin Secretion in Pancreatic Islets Biomolecules, Biomolecules 2023,13,1618 (год публикации - 2023) https://doi.org/10.3390/biom13111618

5. Куварзин С., Суханов И., Онохин К., Захаров К., Гайнетдинов Р. Unlocking the Therapeutic Potential of Ulotaront as a Trace Amine-Associated Receptor 1 Agonist for Neuropsychiatric Disorders Biomedicines, Biomedicines 2023, 11, 1977 (год публикации - 2023) https://doi.org/10.3390/biomedicines11071977

6. - Давайте уберем запах гнили, и у вас улучшится эмоциональное состояние Коммерсантъ, Наука 22.06.2023, 00:01 (год публикации - )

7. - Нейробиолог Рауль Гайнетдинов: «Поддержка Фонда помогает нам работать на мировом уровне» Пресс-служба РНФ, 19 апреля, 2023 10:37 (год публикации - )

8. - Нейробиолог Рауль Гайнетдинов о новых способах лечения заболеваний мозга Дайджест новостей Российского научного фонда, №1 январь-март (год публикации - )

9. - Истории успеха. Мы используем аналоги дофамина для борьбы с психическими заболеваниями РНФ, https://10.rscf.ru/istorii/40156 (год публикации - )