Иллюстрация пресс-службы МФТИ, автор: Lion on helium
В этом году были опубликованы результаты двух исследований, посвященных поиску веществ, которые могут послужить потенциальными лекарствами против болезни Альцгеймера. Большой вклад в работу внес заведующий лабораторией медицинской химии и биоинформатики МФТИ Ян Иваненков. На страницах Molecular Pharmaceutics и Current Alzheimer Research были описаны две новые молекулы, способные оказаться потенциальным лекарством. Во второй работе важную роль сыграл еще один сотрудник МФТИ — Марк Весёлов.
В обеих работах был исследован нейропротекторный потенциал молекул AVN-211 и AVN-322, которые являются антагонистами серотонинового рецептора 5-HT6R. Ряд последних исследований подтверждает терапевтический потенциал этой мишени в терапии болезни Альцгеймера. Результаты доклинических исследований на лабораторных животных (мышах и макаках-резус) показывают, что соединения обладают высокой эффективностью и хорошей селективностью.
Болезнь Альцгеймера — одно из самых распространенных заболеваний среди людей пожилого возраста: риск его развития увеличивается после 60 лет, хотя не исключается развитие болезни в более раннем возрасте. Люди теряют память, пропадает способность рационального восприятия мира и взаимодействия с ним; больные лишаются способности к самостоятельной жизни, и в итоге потеря функциональности организма приводит к смерти. По оценкам медиков, болезнь Альцгеймера составляет свыше ⅔ случаев старческой деменции и в развитых странах является одним из наиболее тяжелых в экономическом отношении заболеваний: урон, наносимый болезнью экономике в США, превышает ущерб от рака и даже сердечно-сосудистых заболеваний.
Поиски эффективного лекарства против болезни Альцгеймера еще не увенчались успехом. Несмотря на то, что известны возможные механизмы развития болезни, проблему даже близко нельзя считать решенной. По-прежнему ведутся исследования по созданию препаратов, которые способны хотя бы облегчить симптомы болезни.
В первом исследовании, о котором идет речь, специалисты из компаний Alla Chem LLC, Avineuro Pharmaceuticals, Inc. и R-Pharm Overseas, Inc. (все — из США) Александр Иващенко и Ян Лавровский вместе с сотрудником МФТИ Яном Иваненковым работали над соединением, которое способно подавлять активность серотонинового рецептора 5-HT6R. Аналогичную задачу во втором исследовании Ян Иваненков и Александр Иващенко решали совместно с еще одним сотрудником МФТИ Марком Весёловым. Рецепторы 5-HT6R, встроенные в мембрану нервных клеток и способные реагировать на определенные внешние сигналы, рассматриваются многими учеными как перспективные мишени для лекарств против болезни Альцгеймера. Антагонисты к этому рецептору могут облегчать симптомы заболевания в клинике.
Структура AVN-211 Mol.Pharmaceutics, Ivanenkov et al., 2016
Что было сделано при исследовании
Группа ученых исследовала активность, фармакологические свойства, эффективность и токсичность одного из антагонистов этого рецептора — AVN-211. Сначала исследователи провели скрининг на культуре человеческих клеток с рецепторами 5-HT6R и убедились в том, что AVN-211 действительно способен выступать в роли антагониста. Еще одна серия экспериментов с клеточными культурами продемонстрировала способность вещества распространяться в биологической ткани и позволила получить предварительные данные о его метаболизме, выяснить, что будет происходить с лекарством в организме и в какие биохимические реакции оно может вступать.
После серии тестов на клеточных культурах исследователи провели ряд экспериментов на лабораторных мышах, крысах, а также макаках-резус. Ученые получили данные о фармакокинетике, то есть определили, как метаболизируется AVN-211 уже не в пробирке, а в реальном организме; также была выявлена его фармакодинамика: исследователи проследили за изменением концентрации вещества в крови животных после приема препарата.
Набор специальных тестов, призванных сымитировать расстройства памяти (например, мышей и крыс учили искать выход из лабиринта, но давали им нарушающий память препарат) показал, что AVN-211, по всей видимости, способен улучшать работу памяти. Кроме того, когда здоровым животным давали новое вещество, они справлялись с обучением в лабиринте более эффективно, чем не получавшие никаких веществ.
Эти данные позволили предположить, что AVN-211 способен справляться с когнитивной дисфункцией, вызванной болезнью Альцгеймера.
Ученые также предполагают, что данное вещество может быть использовано и для лечения некоторых психических расстройств. Тесты с использованием веществ, вызывающих схожие с психозами симптомы и опыты, показали возможный антипсихотический и анксиолитический (снижающий тревожность) эффект. Антипсихотики назначают психиатры при таких болезнях, как шизофрения, а анксиолитики применяются как при тревожных расстройствах, так и в составе комплексного лечения депрессии. Ученые сравнили AVN-211 с таким известным антипсихотиком, как галоперидол, и выяснили, что новая молекула обладает сопоставимым, хотя и менее выраженным эффектом.
В результате исследования in vitro было выявлено, что молекула действует на 5-HT6R рецептор с более высокой селективностью и эффективностью по сравнению с уже известными соединениями, включая те, которые находятся на стадии клинических испытаний. Кроме того, эксперименты с лабораторными животными подтвердили, что AVN-211 обладает крайне низкой токсичностью и высокой эффективностью.
Что было сделано при исследовании AVN-322
Аналогично был проведен скрининг на культуре человеческих клеток с интересуемым рецептором и доказано, что молекула является высокоселективным антагонистом.
В рамках исследования in vivo на лабораторных мышах были проведены тесты с обучением животных поиску выхода из лабиринта и тест пассивного избегания (мыши должны запомнить, что участок пола в клетке находится под напряжением), показавшие, что молекула положительно влияет на способность мышей к обучению и память. Данные, полученные при исследовании мышей, получавших AVN-322 в низких дозах, позволяют сделать вывод: молекула гораздо эффективнее существующих антипсихотических веществ.
Фармакокинетика AVN-322 исследовалась на мышах, крысах, собаках и обезьянах. За время 30-дневного приема у обезьян не было обнаружено никаких токсических побочных эффектов. Впрочем, выявить потенциально опасные эффекты удалось при 180-дневном приеме с большой дозировкой у крыс: наблюдения показали, что вещество при длительном приеме способно провоцировать брахикардию и гипотензию, снижение частоты сердечных сокращений с падением артериального давления. Тем не менее, побочные эффекты AVN-322 гораздо слабее, чем у существующих препаратов.
Основываясь на данных доклинических испытаний, можно сделать вывод, что AVN-322 также обладает высоким терапевтическим потенциалом. Молекула высокоэффективна, обладает низкой токсичностью и имеет хороший фармакокинетический профиль: усваивается при пероральном введении (то есть при приеме внутрь) и имеет высокую проходимость гемато-энцефалического барьера.
Все это позволяет говорить о возможности перехода к клиническим испытаниям, которые призваны проверить безопасность и эффективность веществ для лечения одной из наиболее серьезных болезней нашего времени.
