Új szintetikus kismolekulák tervezése szöveti reprogramozásra

A jelen pályázatban új mitokondriális terápiát tervezünk szívelégtelenségre és gyulladásos betegségekre – köztük szeptikus sokkra -, és a fenti betegségek gyógyítására új szintetikus kismolekulákat tervezünk és állítunk elő, melyekkel a fenti betegségek progressziója lassítható, vagy megállítható. Jelenleg a szívelégtelenség egy népbetegség, míg a szeptikus sokk halandósága elképesztően magas (30-40%). Ezért társadalmi szempontból is rendkívüli fontosságú e területeken terápiás lehetőségek kidolgozása.

A projekt megvalósítása során új mitokondriális terápiás módszer megalapozását tervezzük szívelégtelenségre és gyulladásos betegségekre – köztük szeptikus sokkra -, és a fenti betegségek gyógyítására új szintetikus kis-molekulákat tervezünk és állítunk elő, melyekkel a fenti betegségek progressziója lassítható, vagy megállítható. A kidolgozott terápiás módszer mind hazai, mind nemzetközi kitekintésben jelentős lépésnek minősül.

A projekt eredményeként olyan multidiszciplináris stratégiai műhely jöhet létre, amely hazai és nemzetközi pályázatokban sikeresen szerepelhet és lehetőséget biztosít nemzetközi kutatási hálózatokhoz történő csatlakozásra is.

A tervezett szintetikus kémiai alkalmazások számos újdonságot hozhatnak: a heterogenizált katalizátorok vagy az alternatív oldószerek használata jól illeszkedik a modern kémia elvárásaihoz, hiszen alkalmazásuk a klasszikus reakciókhoz képest kisebb környezetterheléssel jár. Ugyanebbe az irányba hat a nagy szelektivitású (azaz nagy kemo-, regio- és enantioszelektivitássa járó) reakciók fejlesztése, a céltermék minél kevesebb melléktermékkel kísért előállítása.

Mind a szintetikus kémiai, mind a biokémiai terület résztvevői több évtizedes tapasztalatokkal rendelkeznek a módszerek kifejlesztése és alkalmazása terén. A kutatócsoportok vezetői mögött megfelelő tudományos szakmai háttér áll; valamennyien akadémiai doktori fokozattal, vagy elkészült MTA doktora értekezéssel rendelkező szenior kutatók.

 

Összefoglaló a projekt megvalósításának 1. évéről

Kialakításra került egy olyan, tudományosan versenyképes kutatóműhely, amely a résztvevő kutatókat támogatja ismereteik bővítésében és tudományos céljaik elérésében. Vizsgálataink hozzájárulnak a mitokondrium károsodási folyamatok alaposabb megismeréséhez, melyek fontosak lehetnek a fent leírt modelleken kívül az öregedés – különösen a mitokondriális öregedés – folyamatainak jobb megismerésében. A vállalt biológiailag aktív kismolekulák szintézise olyan új lehetőségeket biztosít számunkra, melyek segítségével új típusú gyógyszer-jelölt vegyületek kifejlesztését célozhatjuk meg. Ezek a származékok a mitokondriális permeabilitás átmenet és a PARP-1 gátlásán, valamint a mitokondriális fúzió aktiválásán keresztül pozitív irányba változtatják meg az átprogramozást és elősegítik a regenerációs folyamatok aktiválását. A célvegyületek szintézise részben korábbi alapvázak új funkciós csoportjainak kialakítására, másrészt farmakológiai fontosságú alapvázak új szintetikus elképzelések mentén történő kialakítására irányul. Az elmúlt időszakban nagyhatékonyságú konvencionális és modern szintetikus módszerek (elsősorban átmenetifém-katalizált keresztkapcsolási és karbonilezési homogénkatalitikus reakciók) olyan kombinációit alkalmaztuk, amelyek lehetővé tették nemcsak a céltermékek szintézisét, de a zöldkémiai alapelvek előtérbe helyezését is. A kiváló hozamokkal és minimális melléktermék-képződéssel járó reakciók lehetőséget biztosítottak újszerű szintetikus építőelemek nagy változatosságú panelszerű beépítésére. A katalitikus reakciók megvalósításának előfeltétele a katalizátorként alkalmazott átmenetifém-komplexek elemi reakcióinak, a koordinációs szférában lejátszódó átalakulások feltérképezése. Jelentős előrelépést sikerült elérnünk új funkcionalizálási (elsősorban karbonilezési (amino- és alkoxikarbonilezési) reakciók modellvegyületeken történő megvalósítása terén. Az előállított vegyületcsaládok között találtunk ígéretes hatású PARP inhibitor vegyületet. A kurkumin származékok között azonban egyértelmű hatás-szerkezet összefüggést nem sikerült megállapítani a sejtproliferáció befolyásolására gyakorolt hatásuk alapján. Mivel a mitokondriumok fragmetációja számos olyan betegség kialakulásában és progressziójában játszik jelentős szerepet, mint a kardiovaszkuláris-, metabolikus- és gyulladásos betegségek és a tumorok. Ezért rendkívül fontos célunk olyan nem toxikus vegyületek kifejlesztése, melyek aktiválni tudják a mitokondrium fúziót. Kimutattuk, hogy egy amidoxim származék aktiválja az Opa1 GTP-ázt (ami felelős a belső membrán fissziójáért) és összességében a mitokondriális fúzió aktiválásáért, anélkül, hogy a mitokondriális légzési láncot negatívan befolyásolná. A fenti vegyület protektív hatásúnak bizonyult számos betegség modellen és humán vizsgálatokban. Ehhez a vegyülethez hasonló szerkezetű származékokkal rendelkezünk és elkezdtük ezek vizsgálatát is. Ez az amidoxim származék nemcsak mitokondriális fúzió aktivátor, de nagyon kedvező toxikológiai jellemzőkkel is bír. Kimutattuk továbbá, hogy a PARP gátlása megvédi a mitokondriális fragmentációt oxidatív stresszben és ez a folyamat részben az Akt, MKP-1 és PKCdelta aktiválásával történik. Azonosítottunk továbbá egy új retrográd útvonalat, melyen keresztül a PARP1 enzim gátlása védi a mitokondriumot: ez a PARP-1-ATF4-MKP-1-JNK/p38 MAPK-mitokondrium retrográd útvonal. In vivo vizsgálatainkban kimutattuk, hogy a doxycyclin (antibiotikum) védő hatást mutat krónikus szívkárosodás modellben és gátolja a mitokondriális fragmentációt, valamint az oxidatív stressz indukálta és a membrán potenciál összeomlást. Ez további vizsgálatainkat tekintve azt is jelenti, hogy létezhet más kémiai alapstruktúra a mitokondrium fragmentációval szembeni védelemben.

 

Összefoglaló a projekt megvalósításának 2. évéről

A projekt keretében - a 2. mérföldkő célkitűzéseivel összhangban - a következő részterületeken végeztünk kutatásokat. (A felsorolás nem teljes.)

• PARP-1, PARP-2, mPT inhibitor és Opa1 aktivátor kismolekulák szintézise Benzimidazolok (mint potenciális PARP inhibitor vegyület család) és paramágneses vinilhalogenidek Buchwald-Hartwig-keresztkapcsolási reakcióival új tetraciklusos vegyületeket, továbbá 4-karboxamidobenzimidazol származékokat, 5-karboxamido kinoxalinokat, liponsavamid-nitroxid konjugátumokat szintetizáltunk. Bbenzimidazol származékok, piridin-amidoximok, fahéjsav-amidoximok, valamint a BGP-15 szintézise során olyan palládium-katalizált szintetikus megközelítéseket alkalmaztunk, amelyek a korábbi szintézislépések számát lényegesen csökkentik, szelektivitásuk révén jobb hozamot tesznek lehetővé.

• Új, palládium- és ródium-katalizált homogénkatalitikus reakciók alkalmazása ismert kismolekulák előállítására irányuló szintézisekben. Mind az új katalizátorrendszerek (foszfakoronaéter típusú ligandumok, P-heterociklusos származékok átmenetifém-komplexei) kifejlesztése, mind a környezetbarát (zöldkémiai) megközelítések területén végeztünk kutatómunkát. Alternatív szén-monoxid források (paraformaldehid, hangyasav, dimetilformamid) és alternatív oldószerek (ionfolyadékok, gamma-valerolakton) sikeresen alkalmazhatók különböző karbonilezési reakciókban. Palládium-katalizált aminokarbonilezés mint kulcsreakció felhasználásával magvalósítottuk tiazolok és tiadiazolok aminokarbonilezését; oxazolinok szintézisét aminokarbonilezés/gyűrűzárás reakciósorral; aminotiazol és aminotiadiazol származékok mint nukleofilek alkalmazásával karbonsavamidok szintézisét.

• A katalizátorok elválasztásának és újra-felhasználásának vizsgálata ionfolyadék / szerves oldószer kétfázisú rendszerek vagy reverzibilis oldószerek felhasználásával. Vizsgáltuk benzimidazol származékok előállítását ionfolyadék oldószerben. Foszfónium-, pirdínium- és imidazóliumionokkal módosított hordozókat készítettünk, melyekre palládium-katalizátorokat rögzítettünk. A katalizátorok aktivitását és a megfelelő szelektivitás eléréséhez szükséges reakciókörülményeket modell-vegyületeken teszteltük. Magnetit tartalmú poli-ionfolyadék hordozóra rögzített Pd-katalizátorokat készítettünk, melyek a reakció végén egy mágnes segítségével távolíthatók el a reakcióelegyből. • PARP-inhibitorok gyulladásgátló hatásának vizsgálata; a mitokondriális permeabilitás gátlása új kismolekulákkal és ezek jelátviteli hatásainak analízise. Az újonnan szintetizált vegyületek PARP1 gátló hatását vizsgáltuk rekombináns PARP1-en. Töb vegyület nano-moláris koncentráció tartományban is gátló hatást fejtett ki. A PARP1 gátlók gátolják az oxidatív stressz indukálta sejthalált bizonyos körülmények között. A BGP-15 vegyülethez hasonló új amidoxim származékok hatását is vizsgáltuk a mitokondriális fragmentációra. In vitro assay rendszert fejlesztettünk ki Opa1-Opa1 interakciók vizsgálatára. Vizsgálataink mutatták, PARP gátlók képesek voltak csökkenteni a mitokondriális fragmentációt, valamint az apoptotikus és nekrotikus sejthalált is modell rendszerekben. Kimutattuk RAW makrofágokon, hogy az LPS indukálta mitokondriális permeabilizáció gátolható a mitokondriális ciklofilin D elnyomásával, és jelentősen lecsökkenthető az LPS-indukálta Citokin és Kemokin expresszió, mind sejtes modellen, mind LPS-indukálta élő állat modellen. Egy 4-quinazolinon származék (PARPI)-kavitand kölcsönhatást vizsgálva a mikroszolvatáció fontosságára hívtuk fel a figyelmet.

• Mitokondriális fragmentáció gátlásának vizsgálata cardiomiocitákon és pulmonáris epiteliális sejteken; mP.T gátlók vizsgálata hipertónia indukálta szívnagyobbodásra és a szöveti reprogramozásra. Az SHR állatokon végzett BGP-15 kezeléssel vizsgáltuk a következő fehérjéket:: TGF-beta/SMAD2; STAT-JAK. Neonatalkardiomyocitákon végzett szelektív alpha-1-actinin és MitoTrack-red jelölésekkel nyonon követtük a mitokondriális fragmentációt különböző stresszorok (h2o2, NMMG) és hatóanyagok (L2286, BGP15, Olaparib) jelenlétében. Az OPA TG genotípus hatását vizsgáltuk szívelégtelenség kialakulására. Elkészítettük 6 hónapos OPA1 TG és vad típusú egerek baselineechokardiográfiás felvételeit; létrehoztunk egy új szívelégtelenség modellt. Resveratrollal szívelégtelen betegpopuláción végzett humán klinikai vizsgálatból származó vér RNA minták integritás vizsgálatát végeztük el. A kutatócsoport tagjai részt vettek a 2018. második felében megérkezett 6 nagyműszer beszerzésében és beüzemelésében. A projekt számának feltüntetésével 2018. májusáig 40 közlemény (közülük 22 kiemelkedő hatású (Q1 kategóriájú)) jelent meg. A 2018 végéig megjelenő közleményeink száma várhatóan kb. 55 ( közülük kb. 30 Q1 kategóriájú).

 

Gyógyszerfejlesztés Pécsett és Veszprémben (1. rész)

2017-ben a Pécsi Tudományegyetem és konzorciumi partnere, a Pannon Egyetem GINOP pályázat keretében (GINOP-2.3.2-15-2016-00049) 1,275 Mrd Ft támogatást nyert el gyógyszerfejlesztési céllal. Az 'Új szintetikus kismolekulák tervezése szöveti reprogramozásra' című pályázat során a konzorcium munkájában részt vevő kutatók szívelégtelenségre és gyulladásos betegségekre alkalmazható új, mitokondriális módszer megalapozását tűzték ki célul. A szeptikus sokkra és a fenti betegségek gyógyítására új szintetikus kismolekulákat terveznek és állítanak elő, amelyekkel a betegségek progressziója jó eséllyel lassítható vagy megállítható. A kutatási projekt vezetője Kollár László, a PTE Természettudományi Karának professzora, társ-projektvezetője Sümegi Balázs, a PTE Általános Orvostudományi Karának professzora, a konzorciumi partner munkáját Skodáné Földes Rita, a Pannon Egyetem professzora irányítja. Az elvégzett kutatómunkáról a program vezetői nemcsak a támogató felé tartoznak beszámolási kötelezettséggel, hanem időről időre – a támogatási szerződés előírásaival összhangban, a szélesebb közvélemény tájékoztatására – sajtóközleményekkel is jelentkezniük kell. Jelen közleményben – a kutatómunka összetettsége miatt – csupán az új vegyületek előállítását célzó kémiai vizsgálatokról számolunk be röviden. Az elmúlt időszakban a szintetikus kémiai műhelyekben (a Pannon Egyetem Szerves Kémia Intézeti Tanszékén Skodáné Földes Rita, a PTE ÁOK Szerves és Gyógyszerkémiai Intézetében Kálai Tamás, a PTE TTK Kémiai Intézetében Kollár László vezetésével) folyó kutatásokból, a tervezett szintézisekhez kapcsolódó alapkutatási eredményeinkből számos közleményt jelentettünk meg vezető nemzetközi folyóiratokban. Kísérleteink részben korábbi alapvázak új funkciós csoportjainak kialakítására, másrészt farmakológiai fontosságú alapvázak új szintetikus elképzelések mentén történő felépítésére irányulnak. Ezek közül a legelőrehaladottabb fázisban a nitrogéntartalmú gyűrűs vegyületek (N-heterociklusos származékok), és különösképpen ezek stabilis nitroxidjainak kutatása áll. Utóbbiak nem-vitamin hatású antioxidánsoknak tekinthetők. A célvegyületek egy része megkívánja új, szintetikus megközelítések alkalmazását. A kiváló hozamú szerves kémiai alapreakciók mellett olyan nagy szelektivitású (azaz több lehetséges termék esetén egyetlen termék keletkezését preferáló) homogénkatalitikus reakciók is szerepet kapnak, ahol a reakció 'lelke' (kevésbé fennkölten a reakció végrehajtásának 'eszköze'), az átmenetifémeket tartalmazó ún. komplex vegyület. A tervezett vegyületek között előfordulnak olyanok, amelyek molekulái tükörképi párok formájában léteznek, és e párok eltérő biológiai aktivitással rendelkezhetnek. A modern szintetikus kémia eredményeinek, valamint saját kutatási eredményeink felhasználásával lehetőség nyílik csupán egyik tükörképi forma előállítására. Az előállított vegyületek között találtunk ígéretes hatású, potenciális farmakológiai alkalmazással kecsegtető származékokat. Ezen eredményeinkről szóló rövid közleménnyel várhatóan fél év múlva jelentkezünk.

 

Összefoglaló a projekt megvalósításának 3. évéről

A kutatócsoport tagjai részt vettek a 2019. második felében megérkezett további nagyműszerek (GC-MS, gázkromatográfok, ionkromatográf) beszerzésében és beüzemelésében. (Ily módon teljessé vált a projekt keretében beszerezni kívánt műszerpark.) A projekt számának feltüntetésével az elmúlt kutatási évben további 24 referált (SCI) közleményünk jelent meg – közülük 14 Q1 (SCIMAGO) kategóriájú. A projekt keretében - a 2020. január végi mérföldkő célkitűzéseivel összhangban - a következő területeken végeztünk kutatásokat az elmúlt esztendőben.

• A korábbi biokémiai vizsgálatokban sikeres származékok szerkezeti analogonjainak szintézise. Folytattuk a liponsavamid-nitroxid konjugátumok, illetve a bioaktív aminok-liponsavamid konjugátumok szintézisét. A biológus/biokémikus partnerrel együtt dolgozva arra jutottunk, hogy a pirrolin nitroxid-konjugátumok bizonyultak hatékonynak, mint új támadáspontú, kettős hatású liponamid reduktáz inhibítorok. A korábbi benzimidazol alapú PARP inhibítorok analógiájára, 1,4-diazin alapú vegyületeket (potenciális PARP inhibítorokat) állítottunk elő. Korábban kurkumin analóg, antiproliferatív 3,5-diarilidénpiperidon származékot szintetizáltunk. Az újabban szintetizált, aromás gyűrűn elektronszívó szubsztituenst tartalmazó származékok bizonyultak a leghatékonyabbnak. A korábban H-2545 névre hallgató, szívizomban akkumulálódó ftálimid alapú kardioprotektív szer analogonjainak előállításába kezdtünk, ahol a savamid funkciókat triazol izosztérekkel kívánjuk kiváltani, azid-acetilén kapcsolási reakció segítségével. A homogénkatalitikus reakciók nagy szelektivitását kihasználva mind a triazol-, mind a benzoxazol- és benzimidazol-vázas vegyületek körében nagy hatékonyságú szintéziseket (kapcsolási és karbonilezési reakciókat) valósítottunk meg

• Hordozóra rögzített katalizátorok kifejlesztése és ionfolyadék/szerves oldószer kétfázisú rendszerek alkalmazása oxidációs reakciókhoz. Ez elsősorban a Pannon Egyetem kutatóinak (konzorciumi partner) kutatási területe. Az ismert termékek környezetbarát módszerekkel végzett szintézise során alternatív oldószerek (ionfolyadékok, gamma-valerolakton) tesztelésével foglalkoztunk.

• Mfn1, Mfn2, rekombináns fehérjék előállítása. GTPáz aktivitásának aktiválása/gátlása kismolekulákkal. Az Mfn1 és Mfn2 rekombináns fehérjék előállítására prokarióta expressziós vektorba rekombináns technikával beillesztettük a fehérjéket kódoló DNS szekvenciákat a glutation S-transzferáz (GST) szerkezeti gén szekvenciája elé. A kompetens sejtekbe ranszformált vector így Mfn1-GST, illetve Mfn2-GST fúziós fehérjét fejezett ki, amelyeket GST affinitáskromatográfiás oszlopon tisztítottunk. A rekombináns Mfn1, illetve Mfn2 fehérjéket a GST-ről trombinnal hasítottuk le. Az eluátumot dializáltuk, majd fagyasztva szárítással a vizet eltávolítottuk. Az így kinyert rekombináns fehérjék GTPáz aktivitását meghatároztuk, és azt az irodalmi értékekkel összevethetőnek találtuk. A fehérjék GTPáz aktivitását befolyásoló kismolekulák tesztelése jelenleg folyik.

• Az Opa1 GTPáz szerepének vizsgálata a kriszta struktúra fenntartásában, illetve a mtDNA bioszintézisére A mtDNS bioszintézisét finoman reguláló eljárást egyelőre nem sikerült találnunk. A vizsgált vegyületek vagy teljesen megállították, vagy egyáltalán nem befolyásolták a mtDNS bioszintézisét. A használt referencia vegyületek tanulmányozása kapcsán azt találtuk, hogy a vinpocetine részlegesen gátolta a mitokondriumokból történő kalcium kiáramlást, valamint a szétkapcsoló szerrel kiváltott respirációt. A vegyület ugyancsak csökkentette a kalcium kiváltotta mitokondriális kálcium kiáramlást, valamint a kálcium indukálta mitokondriális duzzadást. Csökkentette továbbá a mitokondriális ATP szintézis sebességét, miközben növelte az ATPáz aktivitást. A mitokondriális reaktív oxidative spécieszek képződését a vinpocetine minden vizsgált esetben gátolta. A mtDNS téma egy másik aspektusaként, irodalmi adatok alapján felmerült, hogy a steril szeptikus sokkban a mitokondriumból esetlegesen kijutó mtDNS megváltoztathatja a génkifejeződést. Első lépésben azt vizsgáltuk, hogy jut-e ki ilyen körülmények között mtDNS a mitokondriumból.

• PARP-gátlók és mPT inhibitorok hatása Crohn-betegség modellre és ulceratív kólitisz modellre. PARP gátlók in vitro Chron-betegség és ulceratív kólitisz medelljeiben történő tanulmányozása során azt tapasztaltuk, hogy a határréteg integritása, ezáltal barrier funkciója jelentősen javult, csökkent a sejthalál, és mérséklődött a mitokondriális funkció károsodása. Egér-modelljeinkben a PARP gátlás csökkentette a kísérletes kólitisz súlyos tüneteit és az állatok súlyvesztése is mérséklődött.

• Az mPT gátlók szerepének vizsgálata steril szeptikus sokkban és gyulladásos reprogramozásban. Az mPT mint potenciális terápiás célpont meglehetősen összetett volta miatt számos előkísérletet kellett elvégeznünk. Ennek jegyében steril szeptikus sokk és autoimmun betegségek állatmodelljeiben vizsgáltuk a betegség indukálta génexpressziós profilt, beleértve az epigenetikai változásokat új generációs szekvenálás (NGS) módszerével. A kontroll és beteg állatokból származó RNS és DNS metilációs „nyers” NGS adatok a bioinformatika feldolgozás fázisában vannak. Az adatok feldolgozásának korai fázisában az már látható, hogy számos mitokondriális fehérjét kódoló gén kifejeződése változott meg, ami részben összefügg a promoterek DNS metilációs státuszának változásával. Az előkísérletek eredményeinek verifikációja folyamatban van. Az ismert mPT gátlószerek vizsgálatát, az általunk azonosított új terápiás célpontok egyértelmű azonosítása után kívánjuk elvégezni.

 

Sajtóközlemény
Gyógyszerfejlesztés Pécsett és Veszprémben (2. rész): stabilis nitroxid szabadgyökös irányvonal

A Pécsi Tudományegyetem a GINOP - 2.3.2-15 - Stratégiai K+F műhelyek kiválósága című konstrukció keretében több, mint 1 277 milliárd Ft európai uniós támogatást nyert el. A GINOP-2.3.2-15-2016-00049 pályázathoz kapcsolódva szeptikus sokkra, keringési rendszerre, gyulladásos folyamatokra ható kismolekulák módosítását tűztük ki célul. A stabilis nitroxid szabad gyökökkel módosított gyógyszermolekulák „hibrid molekulák” kettős hatással, azaz kettős vagy több támadásponttal rendelkeznek a reaktív szabad gyökök által serkentett patológiás folyamatok visszaszorításában, gátlásban. Ez az elgondolás jól illeszkedik az új gyógyszerkutatási irányzatokba. A szabad gyökök olyan, párosítatlan elektront tartalmazó atomok vagy atomcsoportok, amelyek más molekulákkal vagy atomokkal kölcsönhatásba lépve új kémiai kötést alakítanak ki. Talán ez a fokozott reaktivitás az oka annak a múlt század végéig elfogadott nézetnek, hogy a szabad gyökök mérgező, káros anyagok. Az 1980-as években vált elfogadottá, hogy szabad gyökök nélkül nem lenne élet és a szabad gyököknek rendkívül fontos szerepe van a különböző élettani folyamatokban is. Példaként a nitrogénmonoxidot vagy az oxigén természetes átalakulása (vízzé történő redukciója) során képződő hidroxil és szuperoxid gyököket említhetjük. A nitrogénmonoxidot az érfal sejtjei termelik, míg a szuperoxid gyök pl. a falósejtekben található meg és fontos szerepe van a kórokozók elpusztításában. Ugyanakkor a szabad gyököknek két arca van, a bennünk képződő szabad gyököket az antioxidáns élelmiszerek, vitaminok és az enzimjeink tartják kordában. Ha ez a természetes egyensúly megbillen (pl. öregedés, krónikus betegségek), akkor a reaktív szabad gyökök rendkívül sok kárt tehetnek a sejtjeinket felépítő fehérjékben, az örökítő anyagban (DNS-ben) és a sejthártyákat felépítő alkotókban. A fentiekben emlegetett gyökök rövid élettartamúak, a másodperc ezred vagy milliomod részéig léteznek, azonban vannak stabilis szabad gyökök is, amelyek napokig, évekig, vagy évtizedekig is stabilisak maradnak. Általában ezek olyan szerves vegyületek, ahol a párosítatlan elektront a molekula szerkezeti elemei képesek stabilizálni. Az ilyen típusú stabilis gyökök közé sorolhatók a stabilis nitroxid szabad gyökök, amelynek kutatása az 1970-es években kezdődött az akkori POTE-n. A stabilis nitroxid szabad gyököket vagy azok elővegyületeit számtalan területen alkalmazzák, pl. biofizikai kutatásokban, műanyagiparban, takarmányok tartósítására (pl. avasodás megakadályozására), kontraszt- anyagként diagnosztikai vizsgálatokban vagy éppen szerves alapú ferromágnesek készítésére is. A POTE-n, majd a PTE-n működő kutatócsoport azt tűzte ki célul, hogy a nem-vitaminhatású, antioxidáns stabilis nitroxid szabad gyököket a gyógyításban már bevált gyógyszermolekulákkal vagy új fejlesztésű molekulákkal kombinálja. Ennek az az értelme, hogy a stabilis nitroxid szabad gyökök vagy elővegyületeik képesek semlegesíteni az előzőekben említett rövid élet idejű, káros szabad gyököket, mintegy kibővítve az eredeti gyógyszermolekula terápiás profilját, azaz kettős hatású hibrid hatóanyagokat sikerült előállítani. Ennek az ötletnek a létjogosultságát számos hazai és külföldi kutatócsoporttal együttműködésben megvalósult szabadalmakban, közleményekben vagy éppen doktori (PhD) értekezések formájában megtestesült eredmények igazolták. A GINOP-2.3.2-15-2016-00049 pályázathoz kapcsolódva szeptikus sokkra, keringési rendszerre, gyulladásos folyamatokra ható kismolekulák módosítását tűztük ki célul, melynek keretében olyan molekula könyvtárakat kívánunk előállítani és optimalizálni további gyógyszerfejlesztésre, amelyekben a stabilis nitroxid szabad gyökök különböző szerkezeti elemeket hordoznak. Részben az eddig felgyűlt tapasztalat, részben a számításos módszerrel megtervezett molekulák szintéziséhez nagy szelektivitású és lehetőség szerint jó hozamú reakciókat kell alkalmaznunk. A munkamódszer fontos követelménye, hogy kellően tiszta és viszonylag nagy mennyiségű vegyületet állítsunk elő a biológiai vizsgálatok céljából. A kutatómunka jelenlegi állása szerint sikerült új PARP-gátló-nitroxid és liponsavamid-nitroxid hibrid molekulákat szintetizálnunk és vizsgálnunk, melyek között találtunk ígéretes hatású származékokat is. Vizsgálatainkat más hatásterületre is megpróbáljuk kiterjeszteni, az erről szóló rövid közleménnyel várhatóan fél év múlva jelentkezünk.

 

Sajtóközlemény
Gyógyszerfejlesztés Pécsett és Veszprémben (3. rész): a terápiás célpontválasztás fontossága 

A jelen pályázatban kifejlesztésre kerülő új gyógyszermolekulák a sejtek energiatermelő alegységét, a mitokondriumokat célozzák. A mitokondriumok védelme rendkívül fontos minden olyan betegségben, ahol a sejtet egy rövidebb ideig tartó rendkívül nagy (akut), vagy hosszú távú, évekig tartó alacsonyabb intenzitású (krónikus) károsodás éri. Ezen károsodások közül az akutra a szeptikus sokk, a krónikusra pedig a szívelégtelenség egy jól ismert példa. Mindkét betegség magas halálozással jár, a szívelégtelenség emellett egy népbetegség is, amely az utóbbi években egyre gyakoribbá vált. A szeptikus sokk esetén pedig az intenzív osztályra kerültek esetében kiemelkedően magas (30-40%-os) halálozás a jellemző. Éppen ezért rendkívül fontos e két kórkép esetén új, a korábbinál hatékonyabb terápiás lehetőségek keresése. Mindkét kórkép kialakulásában központi szerepet játszik a mitokondriumok károsodása, melynek következtében a sejtek funkciójának és struktúrájának fenntartásához szükséges energiatermelés jelentősen csökken, ráadásul a károsodott mitokondriumok a legfontosabb szabadgyök forrássá válnak. A szabad gyökök olyan atomok vagy molekulák, amelyek más vegyületekkel kölcsönhatásba lépve károsítják azokat. Károsítják a fehérjéket, a lipideket és a sejt örökítőanyagát (DNS) is. A mitokondriumok és ezáltal a sejt egészének védelme ezen igen rövid életidejű molekulák okozta károsodással szemben leghatékonyabban a mitokondriumban felhalmozódó gyógyszermolekulákkal lehetséges. A szabad gyökös károsodás elleni védelem két alapvető lehetősége ezen molekulák elkapása, eltakarítása („scavenging”), illetve az általuk okozott másodlagos káros következmények megakadályozása. A szabad gyökök csapdázásában bizonyos olyan speciális stabil szabad gyökök is alkalmazhatóak, amelyek a párosítatlan elektront a molekula szerkezeti elemeivel stabilizálják. Ilyen vegyületek többek között a nitroxid szabad gyököket tartalmazó heteroaromás származékok. A szabad gyökös károsodások másodlagos következményeinek kivédésére, így például a sejt energia tartalékainak (ATP, NADH) csökkentésével szemben az úgynevezett PARP-gátló molekulák - számos korábbi munkánk alapján - hatékonynak bizonyultak. Ezen molekulák hatékonyan csökkentik a sejtkárosodás mértékét mind kísérletes szívelégtelenség, mind szepszis modellekben. A PTE-n működő kutatócsoportunk azt tűzte ki célul, hogy az antioxidáns stabil nitroxid szabad gyököket ezen PARP-gátlókkal, illetve egyéb, a gyógyításban már bevált gyógyszermolekulákkal kombinálja. Ennek az az értelme, hogy a stabil nitroxid szabad gyökök vagy elővegyületeik képesek semlegesíteni az előzőekben említett rövid élet idejű, káros szabad gyököket, emelve a kiinduló molekula hatékonyságát, vagy kibővítve annak terápiás profilját. Ezen „hibrid molekulák” kettős támadásponttal rendelkezve a kiindulási molekulákhoz képest hatékonyabbak lehetnek a reaktív szabad gyökök által serkentett patológiás folyamatok visszaszorításában, gátlásban. Ez az elgondolás jól illeszkedik az új gyógyszerkutatási irányzatokhoz, elég itt a szívelégtelenség kezelés során újonnan bevezetett új, kettős hatású molekulára, az „ARNI”-ra gondolni. A projekt során kifejlesztett vegyületek vizsgálatát is megkezdtük már a PTE I. sz. Belgyógyászati Klinika Kísérletes Kardiológiai Kutatólaborjában, illetve a Biokémiai és Orvosi Kémiai Intézetben. A sejtkultúrás vizsgálatokat követően az ígéretes molekulák komplexebb modellekben (szervperfúzió, krónikus élőállatmodellek) is vizsgálatra kerülnek.

 

Lezárult a pécsi tudományegyetem vezetésével zajlott gyógyszerfejlesztési projekt
A mitokondrium károsodása az eredeti okoktól függetlenül beindíthat egy olyan folyamatot, mely a sejt elpusztulásához és a beteg halálához vezet. Kollár László professzor, a projekt szakmai vezetője elmondta: „Mivel jelenleg kevés gyógyszer áll rendelkezésre a mitokondriális betegségek gyógyítására, a molekuláris célpontok molekuláris biológia, genomika segítségével történő azonosítása után a szintetikus kémia nagyhatékonyságú eszközeinek felhasználásával új vegyületek születtek a kutatás eredményeként. A hosszú távú cél a legígéretesebb származékok preklinikai és humán klinikai vizsgálata. Az eddig elért eredmények alapján komoly esély mutatkozik arra, hogy az új származékok, valamint a természetes vegyületek széleskörű vizsgálatát követően olyan gyógyszerek fejlesztésre kerülhessen sor, melyek hatékonynak bizonyulnak az említett halálos betegségek ellen.” – hangsúlyozta a professzor. A kutatások eredményeként bővültek a szerves szintetikus reakciókra, valamint a mitokondriális támadáspontú betegségekre vonatkozó ismeretek, amelynek tudományos értéke elsősorban a született publikációk alapján mérhető. Emellett a kutatási tevékenység hozzájárult a tudományos utánpótlás neveléséhez, mivel lehetőséget biztosítottak számos PhD hallgató számára, hogy szakmailag fejlődjenek, és a fokozatukat megszerezzék. Ugyanakkor, a kutatási eredmények társadalmi hatása is jelentős lehet, hiszen nagy halálozási arányú, jelenleg gyakran gyógyíthatatlan betegségekre kerültek új célpontok azonosításra, kezdődtek meg új vegyület-családok kifejlesztése. Ez nemcsak az egészségbiztosítási rendszer anyagi terheinek csökkentése, vagy a munkaképesség megőrzése révén jelent hasznot a közösség számára, de jobb életminőség, illetve megmentett életek formájában pénzben nem kifejezhető eredményekkel is jár.