Регистрация / Вход
Прислать материал

Скрининг нейропротекторных соединений-ингибиторов метаболизма глутамина

Аннотация скачать
Постер скачать
Ключевые слова:
аммоний, печёночная энцефалопатия, гипераммониемия, метаболизм азота, глутамин, нейропротекция, ω-амидазы, глутамин, α-кетоглутарамат, трансглутаминазы, нейродегенеративные расстройства

Цель проекта:
Цель работы - разработка аналитической тест-системы и экспериментальной модели нейродегенерации in vivo, их валидация и cкрининг библиотек с целью поиска потенциальных нейропротекторных соединений. Задачи работы: Изготовление экспериментальных образцов тест-системы для отбора соединений, обладающих нейропротективными свойствами; Разработка экспериментальной модели патогенеза нейродегенеративных заболеваний на основе печеночной энцефалопатии (ПЭ) (in vivo); Валидация экспериментальной модели и тест-системы с использованием набора веществ, обладающих нейропротективными свойствами; Скрининг химических библиотек с целью подбора физиологически безопасных ингибиторов ω-амидазы и глутаминтрансаминаз (ГТ-аз);

Основные планируемые результаты проекта:
Должны быть изготовлены экспериментальные образцы тест-системы для отбора соединений, обладающих нейропротективными свойствами;
Должна быть разработана экспериментальная модель патогенеза нейродегенеративных заболеваний на основе печёночной энцефалопатии (in vivo);
Должна быть проведена валидация экспериментальной модели и тест-системы с использованием набора веществ, обладающих нейропротективными свойствами;
Должен быть проведен скрининг химических библиотек с целью подбора физиологически безопасных ингибиторов ω-амидазы и глутаминтрансаминазы;
Должна быть разработана лабораторная методика экспресс-измерения концентраций αKГМ в биологических жидкостях и тканях грызунов;
Должна быть разработана лабораторная методика экспресс-измерения концентраций αKГМ в биологических жидкостях человека;
Должны быть проведены испытания эффективности аналитической тест-системы для оценки скорости развития ПЭ.
Все ожидаемые результаты сопоставимы с аналогичными работами, проводимыми в мире, и обладают абсолютной приоритетностью.

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
1. Идея ПНИ строится на предположении, что концентрация метаболита глутаминового обмена α-кетоглутаратамата (α-KГМ) может служить предиктором и маркером для оценки тяжести печёночной энцефалопатии. Механизм увеличения концентрации этого соединения по ходу прогрессии печёночной энцефалопатии (ПЭ) остается неизвестным. Поэтому конечным результатом выполнения ПНИ будет являться выяснение этого механизма. Кроме того, конечным продуктом, создаваемым с использованием результатов ПНИ, является разработке нового метода измерения KГМ в биожидкостях (плазма крови, моча), что позволит применять его в клинических лабораторных исследованиях. Точное измерение аммония в плазме крови технически чрезвычайно затруднено, а его уровень у пациентов с ПЭ колеблется в широких пределах. Измерение KГМ в плазме может оказаться более достоверным и эффективно измеряемым индикатором избытка аммония, чем детекция самого иона. Новый метод остро востребован невропатологами и гепатологами как в РФ, так и за её пределами. Он может быть коммерциализован и широко внедрен в практику клинической диагностики.
2. Новизна темы связана с решением неисследованной научной проблемы, связанной с установлением механизма подъёма уровня α-KГМ при ПЭ. В основе этого будет лежать новый взгляд на механизм, при помощи которого уровень α-KГМ регулируется в норме, и на его нарушения при печеночных заболеваниях.
3. Все полученные и ожидаемые в ходе выполнения ПНИ являются абсолютно приоритетными и находятся на высоком научно-методическом уровне.
4. Поскольку KГМ обладает нейротоксичностью, можно предполагать, что ингибитор ω-амидазы будет обострять симптомы ПЭ на животных моделях. В предварительных экспериментах установлено, что многие гетероциклические соединения связываются со свободным активным центром ω-амидазы человека, однако, большинство из них обладают общей токсичностью для млекопитающих. В рамках ПНИ проведен скрининг библиотек соединений, разрешенных для фармацевтического применения в РФ, и имеющих структуру, подобную соединениям, уже показавшим свойства ингибиторов целевых ферментов. Известны две различных глутаминтрансаминазы (ГТ-азы) животных. Охарактеризованы пространственные структуры активных центров этих ферментов. Имеющиеся данные позволяют предполагать, что аналоги нейтральных аминокислот из библиотек соединений, разрешенных к применению Министерством Здравоохранения РФ, могут обладать достаточной ингибирующей активностью в отношении ГТ-аз. Известно, что гематоэнцефалический барьер (ГЭБ) отличается высокой избирательностью в отношении нейтральных аминокислот, причём в литературе нет данных о возможности проникновения через него потенциальных ингибиторов ГТ-аз. Однако, можно предполагать, что ингибиторы ГТ-аз способны снижать системную нейротоксичность KГМ за счет уменьшения уровня циркулирующего в крови KГМ. По результатам скрининга отобраны соединения, потенциально пригодные для применения в качестве средства для терапевтической коррекции течения ПЭ. Помимо практической значимости, данные исследований физиологического действия отобранных ингибиторов ГТ-аз in vivo позволят более детально охарактеризовать KГМ в качестве маркера для мониторинга течения гипераммониемической ПЭ.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
1. Планируемые результаты ПНИ могут найти непосредственное применение в фармацевтике, клинической диагностике нейродегенеративных заболеваний и в фундаментальных научных исследованиях метаболизма азота и физиологии работы мозга. Конкретно результаты могут быть применены клинике при разработке терапевтических средств и методов для лечения и диагностики ПЭ. Новый метод диагностики может быть принят в качестве рутинного в биохимических лабораториях лечебных учреждений и сетевых клинико-диагностических лабораторий.
2. Коммерциализация результатов проекта планируется путем передачи прав на производство тест-систем индустриальному партнеру заявителя – ООО «ЭдиВак» или крупному производителю тест-систем (НПФ «ДНК-Технология»).
3. Основной формой сбыта продукции производителем будет обеспечение ею сетевых диагностических лабораторий («ИнВитро», «Гемотест», «ЛаМед» и др.). При этом разработчик проекта будет активно продвигать внедрение в среде врачей-практиков, демонстрируя им возможности прогнозирования риска развития нейродегенеративных, истинная причина возникновения которых до настоящего времени остаётся неизвестной.
4. Международное сотрудничество планируется в рамках совместной работы с зарубежными коллегами, подготовки публикаций и участия в международных конференциях.

Текущие результаты проекта:
Изготовлены экспериментальные образцы аналитической тест-системы, включающей ω-амидазу и ГТК, для отбора соединений, обладающих нейропротективными свойствами и проведена разработка экспериментальной модели патогенеза нейродегенеративных заболеваний на основе ПЭ in vivo.
Проведена валидация экспериментальной модели и тест-системы для определения активностей ω-амидазы и ГТК с использованием набора веществ, обладающих нейропротективными свойствами.
Методом молекулярного докинга проведен скрининг химических библиотек с целью подбора физиологически безопасных ингибиторов ω-амидазы, хорошая ингибирующая активность продемонстрирована для 21 проанализированного вещества в базе данных ChemSpider.
Проведен скрининг химических библиотек с целью подбора физиологически безопасных ингибиторов ГТ-К и найдено 5 соединений, обладающих высокой ингибирующей способностью.