Arthritis & conditions conjointes Découverte des pipérazines n-aryle comme potentialisateurs mGluR5 sélectifs Avec l’amélioration de l’utilité in vivo

Découverte des pipérazines n-aryle comme potentialisateurs mGluR5 sélectifs Avec l’amélioration de l’utilité in vivo

La schizophrénie affecte 1% de la population mondiale avec un début le plus souvent à la fin de l’adolescence. Les traitements actuellement disponibles, qui comprennent ce qu’on appelle “ typical ” et “ atypique ” En outre, en raison de la diminution de l’activité cognitive et physique associée à ces traitements, la compliance du patient est extrêmement médiocre3. Ainsi, compte tenu des limites des thérapies actuelles, il existe un besoin médical majeur de découvrir de nouvelles approches qui pourraient traiter tous les principaux groupes de symptômes (positifs, négatifs et cognitifs) de la schizophrénie avec une meilleure observance du patient et une meilleure qualité de vie. Modulateurs allostériques positifs du groupe I récepteur métabotropique du glutamate mGluR5 ont émergé comme une approche potentiellement nouvelle pour traiter tous les principaux domaines de symptômes de la schizophrénie.1,4 − 7 Jusqu’à tout récemment, les PAM mGluR5 efficaces sur le plan fonctionnel et puissants avaient une portée quelque peu structurelle et étaient lents à émerger.Les PAM prototypiques mGluR5 (figure ​ (figure1) 1) sont représentés par DFB (1), 8 CPPHA (2), 9,10 CDPPB (3), 11,12 et {“type”: “ADX47273”, “term_id”: “323375004”, “term_text”: “ADX47273”}} ADX47273 (4); 13 − 15 plus récemment, une série de MPEP Des études de liaison de radioligand utilisant des analogues de MPEP marqués par un modulateur allostérique négatif (MNA) mGluR5 (NAM), tels que le [3H] 3-méthoxy-PEPy, ont montré que DFB, CDPPB, {“type”: “entrez-protéine”, “attrs”: {“text”: “ADX47273”, “term_id”: “323375004”, “term_text”: “ADX47273”}} ADX47273, et le récent Les PAM à base de MPEP (5b) 18 se lient et interagissent avec un site de liaison allostérique commun. Le site de liaison allostérique du CPPHA semble être un site distinct à élucider9. Bien que l’étendue des chimiotypes de PAM mGluR5 in vitro continue de croître, l’identification de bons outils in vivo pour le champ reste sévèrement limitée. CDPPB (2) 9,10 et {“type”: “entrez-protein”, “attrs”: {“text”: “ADX47273”, “term_id”: “323375004”, “term_text”: “ADX47273”}} ADX47273 (4) 13 − 15 sont les seules PAM mGluR5 actives au niveau central qui se sont montrées efficaces dans deux modèles comportementaux précliniques sensibles aux antipsychotiques connus. Malheureusement, en raison de leur solubilité et efficacité limitées et dans le cas du CDPPB, le besoin de formulations de véhicules toxiques, l’étendue de l’évaluation pharmacologique in vivo de ces composés d’outils actuels dans les modèles cognitifs supérieurs, y compris l’attention, le travail et le long terme. La fonction de mémoire ainsi que les modèles transgéniques de la schizophrénie n’ont pas émergé. L’évaluation de nouvelles PAM de mGluR5 dans des contextes cellulaires plus natifs continue de faire la lumière sur les complexités de la signalisation différentielle et leur impact potentiel dans la prise de décision pour sélection de candidats au développement préclinique. Jusqu’à présent, l’activation différentielle ligand-dépendante des voies de signalisation en aval par mGluR5 a été démontrée par DFB et CPPHA.19 Encore plus préoccupante a été l’identification subtile “ interrupteurs moléculaires ” sur les ligands mGluR5 allostériques, qui modifient fondamentalement le mode de pharmacologie. Ce “ interrupteur moléculaire ” pour moduler l’activité pharmacologique a d’abord été noté dans la série DFB, où des substituants alternatifs pour le fragment 3-F ont donné un NAM équipotent (3-OMe) et un ligand neutre (3-Cl) .8 D’autres exemples ont été trouvés dans le MPEP- l’échafaudage de pyrimidine à base 5a, 16 dans lequel la régiochimie d’un seul groupe méthyle ou l’introduction d’un noyau de pyrimidine régioisomère pourrait moduler la pharmacologie de PAM à NAM. Enfin, nous l’avons observé dans le {“type”: “entrez-protein”, “attrs”: {“text”: “ADX47273”, “term_id”: “323375004”, “term_text”: “ADX47273”}} ADX47273 échafaudage Ces constatations, conjuguées à la pénurie d’outils in vivo utiles, soulignent la nécessité de chimiotypes supplémentaires uniques et chevauchants pour aider à caractériser l’étendue des profils pharmacologiques anticipés des PAM mGluR5. À cette fin, nous avons récemment fait état d’une série de modulateurs allostériques mGluR5 structurellement uniques contenant un motif 2-pyridylpipérazine en tant qu’antagonistes de mGluR5 non compétitifs / NAMs.20 La 2-pyridylpipérazine 6 de plomb (Figure 2) de cette série a été découverte à partir d’un HTS fonctionnel de 160000 composés et était considéré comme un écart important par rapport aux structures MPEP trouvées dans le domaine des antagonistes non compétitifs mGluR5. L’optimisation du substituant N-aryle a identifié un remplacement 2-thiazolyle 7 comme une amélioration de la puissance. D’autres tentatives pour améliorer la puissance NAM pour la série par modification de la fraction adamantylamide par un balayage de banque d’amide ont été relativement infructueuses; cependant, au cours de ces études, un PAM 8 faiblement actif a été découvert (EC50 de 5,4 μ M et une réponse de 86% du maximum de glutamate) en utilisant un fragment 2- (benzyloxy) acétate d’amide comme &#x0201c ; interrupteur moléculaire &#x0201d ;. Sur la base de sa nouveauté structurelle par rapport aux PAM mGluR5 et aux propriétés physiochimiques connues (MW < 300, cLog P = 2.4), nous nous sommes intéressés à une optimisation supplémentaire de 8. Dans cette lettre, nous décrivons la relation d'activité structure − (SAR), profil de sélectivité mGluR, données préliminaires de liaison radioligand, profil DMPK in vitro, et données comportementales in vivo en utilisant un modèle animal cliniquement pertinent prédictif de l'activité antipyschotique.11,12,20Figure 2 Génération de PAM 8 à base de pipérazine à partir de NAM 6. Les efforts pour optimiser la structure principale 8 en tant que PAM pour mGluR5 se sont concentrés sur la rétention de l'unité benzyloxyacétate amide qui a engendré la potentialisation observée et exploré le SAR du substituant N-aryle occidental.La préparation d'analogues N-aryle a été réalisée en utilisant soit une réaction SNAr avec un fluorure ou bromure d'aryle activé approprié en utilisant une synthèse organique assistée par micro-ondes ou en effectuant une réaction d'amination catalysée par Pd pour obtenir les composés finaux 10a (Schéma 1 et Tableau 1) avec de bons rendements. En variante, certaines N-arylpipérazines provenant de sources commerciales ont été préparées directement par couplage d'amide.22Réactifs 1: (a) Het-F / Ar-F, DMF, 6 h, 160 ° C, 22 ° C et 95%. (b) chlorure de 2- (benzyloxy) acétyle, DMAP, DIPEA, DMF, température ambiante, 60 ° C, 95%. (c) Ar-Br, 5% en moles de Pd [P (t-Bu) 3] 2, K3P04, DMA, mw, 100 ° C, 12 − 50% .Tableau 1Structures et activités des analogues 10Parmi les Les analogues de N-aryle synthétisés et testés, seuls six composés ont présenté une activité fonctionnelle inférieure à 10 μ M. Des modifications structurelles subtiles ont entraîné une perte totale d'activité. Par exemple, par rapport au plomb 2-pyridyle 8, l'analogue 3-pyridyle 10b s'est avéré être inactif. De plus, d'autres accepteurs de liaison hydrogène dans cette zone de la molécule en utilisant divers hétérocycles tels qu'un 2-pyrimidinyle (10h), 2-thiazolyle (10j) ou 2-benzothiazolyle (10k) se sont tous avérés délétères pour l'activité (EC50 &#x0003e 10 μ M). Des modifications structurelles plus directes au sein de l'échafaudage 2-pyridyle ont cependant été bien tolérées, comme illustré par l'analogue 10a substitué par trifluorométhyle. Un plus grand écart par rapport au motif 2-pyridyle via l'extension de l'accepteur de liaison hydrogène sous la forme d'un échafaudage phényle 2-substitué était plus efficace (10c). En particulier, le composé 10e, qui porte un substituant 2-cyano, était particulièrement intéressant pour son activité en tant que potentialisateur du glutamate EC20 (> augmentation de puissance 3 fois vs plomb 8) mais également ses propriétés physiochimiques désirées retenues (cLog P = 3.1) .23 L’incorporation de modifications plus lipophiles, comme un substituant 2-chloro (10d), a été également bien tolérée avec une puissance submicromolaire (cLog P = 4,2). Des substituants polaires plus grands, tels qu’un ester méthylique (10f) et un 2-méthoxy (10c), étaient 5 fois moins puissants que 10e, mais d’activité comparable par rapport au composé principal 8. De manière intéressante, le 2-nitro analogue 10g était également actif par rapport à 10e.Sur la base des propriétés globales et des écarts structurels significatifs par rapport aux chimiotypes PAM de mGluR5 signalés, nous avons encore caractérisé le profil pharmacologique in vitro et DMPK de 10e, également identifié comme VU0364289. Dans une lignée cellulaire exprimant mGluR5 de rat HEK293A, la trace de fluorescence calcique brute utilisant le composé 10e seul à une concentration de 10 & spplus M (figure 3A) (figure 3A) 3A n’a démontré aucun agonisme mGluR5 inhérent; cependant, une potentialisation robuste est observée lors de l’ajout d’une concentration EC20 sous-maximale de glutamate. La courbe de réponse de concentration (CRC) pour 10e en présence ou en l’absence de glutamate est montrée sur la figure 3B, 3B, montrant une légère activation de mGluR5 seul uniquement à des concentrations supérieures à 30 μ M. Ensuite, nous avons évalué la nature du site de liaison allostérique pour 10e dans des expériences de liaison radio-ligand avec [3H] 3-méthoxy-PEPy. Fait intéressant, seulement un ca partielle. 50% et un déplacement incomplet du radioligand sont observés à la concentration de composé la plus élevée utilisée (30 ° C, données non représentées), concentration bien supérieure à la CE50 fonctionnelle de 10e (1,6 μ M). Ces données suggèrent que 10e a une interaction insignifiante avec le site MPEP et interagit avec un site allostérique distinct ou se chevauchant. En variante, il est concevable que 10e soit un ligand de faible affinité pour le site MPEP et engendre une coopérativité fonctionnelle élevée en tant que PAM.24Figure 3 (A) Effet de la réponse au glutamate 10e dans des cellules HEK-293 exprimant mGluR5 de rat. La ligne en pointillés représente le changement de fluorescence de Fluo-4 en présence de 0,1% de DMSO dans le tampon de dosage. La ligne continue est le changement de fluorescence de Fluo-4 en présence … Pour mieux comprendre l’utilité potentielle de 10e en tant que composé outil in vitro et éventuellement in vivo, la sélectivité par rapport aux sept autres mGluRs a été examinée en utilisant une sélectivité criblage, dans lequel un CRC de glutamate est généré à la fois en présence et en l’absence du potentiateur (Figure 4, décalage de pli de la CE50 représenté pour chaque sous-type de récepteur) à une concentration standard de 10 μ 10e, un changement de 12 fois robuste pour le glutamate CRC EC50 a été observé pour le mGluR5 par rapport au glutamate CR50 EC50 en l’absence de 10e, sans effet sur le glutamate CRC pour les mGluRs restants 1 & 4 x 82212; , démontrant ainsi que 10e est hautement sélectif pour l’activation du récepteur mGluR5. Figure 4mGluR écran de sélectivité de décalage de pli avec 10e à 10 μ M.Next, nous nous sommes tournés vers la vérification du profil DMPK in vitro pour 10e.De manière satisfaisante, 10e a démontré un certain nombre d’attributs positifs d’un point de vue DMPK in vitro, qui s’est significativement amélioré sur les chémotypes mGluR5 PAM connus étudiés à ce jour in vivo (Figure 5): liaison faible à modérée au rat et plasma humain (90 et 94%, respectivement), perméabilité transcellulaire acceptable [> 20 × On préfère 6 cm / s pour les cibles du système nerveux central (SNC) et une solubilité modérée à la fois dans un criblage cinétique de solubilité aqueuse (> 0,03 mg / mL) et un criblage non toxique de 20% # x003b2; -cyclodextrine (solution jusqu’à 2 mg / mL, microsuspension 3 − 5 mg / mL). Les attributs DMPK in vitro pour 10e représentent une avancée significative par rapport aux PAM mGluR5 existants CDPPB (2) 9,10 et {“type”: “entrez-protein”, “attrs”: {“text”: “ADX47273”, “term_id” “:” 323375004 “,” term_text “:” ADX47273 “}} ADX47273 (4) .13 − 15,25 Parmi les paramètres DMPK restants examinés, 10e a malheureusement montré une faible stabilité dans les microsomes hépatiques humains et de rat avec moins de 5 % de composé parent restant après 60 min, ce qui l’exclut de l’utilité pour l’administration orale. En conséquence, nous avons poursuivi d’autres voies d’administration, ce qui maximiserait l’exposition systémique et CNS pour évaluer 10e comme un nouvel outil in vivo pour mGluR5.Figure 5In vitro DMPK profil pour 10e.A la lumière des propriétés physiochimiques souhaitables et l’excellente in vitro profil identifié pour 10e, nous avons effectué une dose unique crible in vivo pour étudier la capacité de 10e pour inverser l’hyperlocomotion induite par l’amphétamine chez les rats (Figure ​ (Figure6) .6). En effet, après une administration ip à 56,6 mg / kg dans 20% de HP-cyclodextrine comme véhicule, 10e a montré une efficacité robuste et prolongée dans ce modèle préclinique. De plus, nous avons évalué l’activité locomotrice en plein champ en utilisant 10e dose unique à 56,6 mg / kg, et aucune sédation ou comportement anormal n’a été observé.26 Fait important, 10e montre des effets positifs similaires dans ce modèle comme précédemment noté avec mGluR5 PAMs CDPPB5,12 et ADX-472737 ainsi que d’autres agents antipsychotiques cliniquement pertinents. Bien que la dose efficace minimale pour VU0364289 (10e) dans ce modèle reste à voir, par rapport à CDPPB12 et ADX-47273,7 à 56,6 mg / kg, 10e est efficace à similaire ou dans le cas de l’ADX-47273 à &#x0223c 2 × doses plus faibles. Ces données fournissent une validation préclinique supplémentaire de l’activation sélective de mGluR5, par modulation allostérique positive, pour le traitement de la schizophrénie et autres troubles psychiatriques.Figure 6 Le composé 10e (VU0364289) inverse l’activité hyperlocomotrice induite par l’amphétamine chez les rats sans provoquer de sédation. Les rats ont été prétraités pendant 30 minutes avec le véhicule ou une dose de 56,6 mg / kg de 10e ip dans 20% de HP-cyclodextrine. Tous les rats ont reçu une injection … En conclusion, nous avons démontré qu’à partir d’une série de N-aryl pipérazines à base de MPEP mGluR5 à structure MPEP non apparentée, un PAM de même puissance peut être facilement identifié par un interrupteur moléculaire “ ” pour générer pour la première fois un outil in vivo utile pour le champ mGluR5 PAM, qui est actif dans un modèle précliniquement validé connu pour être sensible aux thérapies antipsychotiques actuelles obtenir la description. En raison des propriétés inhérentes à cette classe de composés, il serait peut-être possible, grâce à une caractérisation pharmacologique plus poussée, de mieux comprendre la relation pharmacocinétique et pharmacodynamique de cette cible moléculaire dans plusieurs modèles, y compris les modèles cognitifs et transgéniques. , car ils se rapportent à une maladie psychiatrique. Pour atteindre cet objectif, une étude plus détaillée du profil du métabolite et de l’exposition à l’effet de VU0364289 (10e) sur une gamme de doses est en cours. En outre, une meilleure compréhension de la base moléculaire de l’amide pipérazine “ interrupteur moléculaire ” dans le contexte de pharmacologie de mutant de récepteur connu en conjonction avec des études de liaison radioligand en ce qui concerne le site de liaison MPEP établie sera également un foyer majeur pour ce chimotype mGluR5 PAM unique et sera rapporté en temps voulu.