Болестта на Алцхаймер (AD) представлява най-разпространеното прогресивно невродегенеративно заболяване, свързано със стареенето, като засяга над 50 милиона души глобално и води до тежък когнитивен упадък, загуба на паметта и функционална зависимост. Повишеният интерес към мултитаргетните стратегии за лечение на AD, включващ инхибитори на ацетилхолинестеразата (AChE), моноаминооксидазите (hMAO-A/B), модулатори на тау-фосфорилацията, както и невропротектори с изразен антиоксидантен ефект, определя основната цел на настоящото проектно предложение.
Прилагайки техники за лиганд- и структура-базиран лекарствен дизайн (включително молекулен докинг и молекулна динамика), ще бъдат идентифицирани перспективни мултитаргетни кандидати върху основата на биологично активни фармакофори, насочени към AChE, MAO, тау-кинази и оксидативен стрес. Новосинтезираните съединения ще бъдат подложени на in vitro тестове за инхибиращ потенциал спрямо eeAChE, hMAO-A/B, агрегацията на тау-протеин, както и за невропротективен ефект и токсичен профил в миши мозъчни митохондрии, микрозоми и синаптозоми. Ще бъдат осъществени допълнителни кристалографски изследвания.
Проектът предвижда мултидисциплинарно сътрудничество в областта на компютърно-подпомогнатия лекарствен дизайн, органичния синтез, аналитичната химия, биологичните изпитвания и кристалографските изследвания в партньорство с утвърдени учени от Словакия. Това партньорство ще интегрира експертни екипи от Братислава, специализирани в ключови области от медицинската химия.
Успешното финансиране на настоящото проектно предложение ще създаде възможност за установяване на трайни и значими контакти с водещи словашки учени в областта на медицинските научки, което директно ще допринесе за формирането на устойчив консорциум. Тези връзки ще послужат като основа за успешно кандидатстване и печелене на бъдещи проекти пред български фондове (като Фонд „Научни изследвания“) и европейски програми.
Дейности
Дейност
Договорена стойност
Отчетена стойност
Компютърно-подпомогнат лекарствен дизайн: ● Създаване и обработка на база данни от малки молекули и валидиране на мишени участващи в патогенезата на болест на Алцхаймер. Ще бъде създадена база данни от малки молекули включващи в структурата си разнородни функционални групи (хидразиди, естери, амиди, тиосемикарбазиди, киселини, имини и др.). Съединенията ще бъдат подготвени за следващи симулации чрез генериране на йонизационни форми при физиологично pH, генериране на възможни енантиомери, минизиране на свободната енергията на пространствените триизмерни (3D) структури и т.н.
● In silico определяне на фармакокинетични дескриптори на базата данни, както и оценка на тяхното лекарственото подобие. Като първоначален филтър на новосъздадената база данни ще бъдат използвани in silico ADMET калкулации за измерване на фундаменталните фармакокинетични свойства на селектираните молекулите. Ще бъде проследено съответствие с правилото на петте на Липински и in silico токсичността на лигандите.
● Виртуален скрининг чрез консенсус докинг, IFD и MM/GBSA. Лигандите преминали първоначалния ADMET филтър ще бъдат оценени чрез консенсус докинг (Glide и GOLD 5.3) в активните центрове на AChE, МАО-A и MAO-B, както и за способността за инхибиция на агрегацията на тау-протеина. За получаване на по-надеждни резултати, най-добре оценените лиганд-ензимни комплекси ще бъдат подложени на допълнителни изчисления чрез MM/GBSA. Симулации с IFD модул ще бъдат осъществени, което позволя пълна гъвкавост на активните аминокиселини в таргетните протеини и води до по-надеждни резултати. Активните конформации ще бъдат визуализирани и анализирани.
● Молекулна динамика, изчисления чрез теория на функционала на плътността (DFT) и създаване на количествени зависимости структура-активност (QSAR). Оценка за стабилността на експериментално установените активни пирол-базирани съединения ще бъде съставена след MD. Чрез DFT изчисления ще бъдат определени глобални реактивни индекси, локални реактивни индекси (функции на Фукуи, локален индекс на електрофилност) и електростатични потенциали на лидерните структури. Новите молекули ще бъдат анализирани за количествени зависимости структура-активност (QSAR).
2 000.00
0.00
Органичен синтез на идентифицираните мулти-таргетни малки молекули: Работната програма включва прилагане на синтетични и аналитични подходи за получаване и охарактеризиране на потенциалните мулти-таргетни инхибитори на AChE/MAO-B и Тау агрегацията. Следните дейности са включени в РП2:
● Разработване на ефективни и адаптивни синтетични протоколи за in silico идентифицираните мулти-таргетни съединения. Възможности за синтез на идентифицираните чрез in silico дизайна молекули, базирайки се на предходния опит на участниците в работната програма, както и от наличните литературни данни, ще бъдат обсъдени и синтетичен план за получаване ще бъде разработен за най-добре оценените структури след in silico симулациите.
● Конвенционален синтез и аналитично охарактеризиране на новите вещества. Синтетични техники за получаване на мулти-таргетни деривати ще бъдат приложени, а протичащите реакции ще бъдат проследявани чрез хроматографски техники. Ще бъдат използвани и сравнени различни синтетични подходи. Новополучените вещества ще бъдат напълно охарактеризирани чрез LC-MS, 1H, 13C - ЯМР, ИЧ и др. техники. За определяне на химическата чистота на новополучените съединения ще бъде разработен нов UHPLC-DAD метод. Новият аналитичен метод ще бъде валидиран спрямо изискванията ICH, посочени в ръководство Q2 (R2), за да бъде успешно приложен за целите на проектното предложение.
● Оптимизиране на реакционните условия чрез микровълнов синтез. За оптимизиране на реакционните условия - скъсяване на реакционното време и повишаване на практическите добиви, новоописаните съединения ще бъдат синтезирани в микровълнов реактор. Ще бъдат сравнени резултатите след прилагане на конвенционален и микровълнов синтез, с което ще се идентифицират реални ползи от прилагането на микровълнова радиация.
● Стабилност но новополучените съединия. За определяне на химичната стабилност на целевите молекули ще бъде разработен пилотен UV/Vis метод, който ще даде първоначална информация за възможната хидролиза в новите структури. Методиката за провеждане на посочения експеримент ще съответства на изискванията на ръководство Q1A R2 към ICH. Ако се наблюдава промяна в абсорбцията при λmax, експериментът ще бъде трансфериран на разработения UHPLC-DAD метод.
4 500.00
0.00
Структурно-биологично охарактеризиране: В РП 3 са включени in vitro анализи на новите съединения, определяне на невропротекция, X-ray кристалография и биофизични методи. Планирани са следните дейности:
● Анализ на антиоксидантната активност на новополучените структури. Поради установената роля на оксидативния стрес при възникване и развитие на AD, антиоксидантният капацитет на всички новополучени съединения ще бъде изпитан чрез DPPH и ABTS тестове. Методите се базират на измерването на редуциращата способност на антиоксидантите спрямо DPPH• и ABTS•+ радикали.
● In vitro определяне на ацетилхолинестеразна (AChE), моноаминооксидазна (MAO) и тау инхибираща активност на новополучените структури. Активността на рекомбинантни човешки МАО-А/B и eeAChE ще бъдат определени флуориметрично чрез прилагане на модифицирани методики. Индексът на селективност (SI) на новите съединения спрямо MAO-A/B изоформи ще бъде изчислен. Фрагменти водещи до повишаване на hMAOB и eeAChE инхибиращи ефекти ще бъдат установени и дискутирани. Агрегацията на тау протеина и инхибиторният ефект на подбрани малки молекули ще бъдат проследявани in vitro чрез измерване на флуоресценцията на ThT. Кинетиката на агрегацията ще бъде проследена посредством флуоресцентен четец.
● Невропротекция в миши мозък. В рамките на проекта ще се проведат експериментални проучвания върху плъхове Wistar (Rattus norvegicus) за оценка на невропротективната активност на изследваните съединения. Ще бъдат установени невропротективните свойства на новите вещества в изолирани миши синаптозоми, митохондрии и микрозоми.
● X-ray кристалография и биофизични методи. Свързването на лидерните съединения с техните съответни протеинови таргети и афинитетът на взаимодействието им ще бъдат изследвани чрез SPR и/или BLI технология. Лидерните съединения ще бъдат ко‑кристализирани с глобуларните ензими AChE и MAO. Дифракционни данни ще бъдат събрани на синхротронен източник, а триизмерните структури на комплексите ще бъдат определени по метода на молекулната замяна с цел потвърждаване на действителния начин на свързване, предсказан чрез молекулен докинг анализ.
18 500.00
0.00
Забележки:
Елемент в светло синьо позволява показване на детайли при избирането му
Всички суми са в евро (EUR) /1 EUR = 1,95583 BGN
