Dokument: Pharmakologische Charakterisierung und QSAR-basiertes Design neuartiger Liganden des FFAR1 (Freie-Fettsäure-Rezeptor 1)

Titel:	Pharmakologische Charakterisierung und QSAR-basiertes Design neuartiger Liganden des FFAR1 (Freie-Fettsäure-Rezeptor 1)
Weiterer Titel:	Pharmacological Characterisation and the QSAR-based Design of novel FFAR1 (Free Fatty Acid Receptor 1) - Ligands
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=21695
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20120703-112640-9
Kollektion:	Publikationen
Sprache:	Deutsch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Urban, Christian [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 4,40 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 19.06.2012 / geändert 19.06.2012
Beitragende:	Prof. Dr. Kassack, Matthias U. [Betreuer/Doktorvater] Prof. Dr. Gohlke, Holger [Gutachter]
Stichwörter:	FFA1, FFAR1, GPR40, Diabetes mellitus Typ 2
Dewey Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik » 540 Chemie
Beschreibungen:	Der G-Protein-gekoppelte Freie-Fettsäure-Rezeptor 1 (FFAR1, früher GPR40) gilt als ein interessantes Zielprotein für die Entwicklung von Wirkstoffen zur Behandlung des Typ 2-Diabetes mellitus. Eine Aktivierung des FFAR1 führt zu einer Steigerung der Insulinsekretion aus pankreatischen β-Zellen. Zwei potente FFAR1-Agonisten TAK-875 (TAKEDA) und AMG837 (AMGEN) befinden sich in der klinischen Prüfung. Ziele dieser Arbeit waren 1) die Identifizierung und pharmakologische Charakterisierung neuer hFFAR1-Liganden, 2) die Analyse der Struktur-Wirkungsbeziehungen (SAR) unter Einbeziehung der Ligandbindungstasche, 3) das Design verbesserter Liganden basierend auf dem QSAR-Modell, sowie 4) die ex vivo und in vivo Untersuchung von TUG 469, dem bis dahin potentesten in dieser Arbeit identifizierten FFAR1-Agonisten an β-Zellen der Ratte sowie an NZO-Mäusen im Glucosetoleranz-Test. Insgesamt wurden über 450 mögliche hFFAR1-Liganden aus der Arbeitsgruppe von Prof. Ulven (University of Southern Denmark) am rekombinanten Zellsystem funktionell untersucht. Hiervon konnten 238 als hFFAR1-Agonisten und 3 als neue kompetitive hFFAR1-Antagonisten identifiziert und charakterisiert werden. Aus der Wirkstärke und den physikochemischen Eigenschaften von 171 hFFAR1-Agonisten wurden mit Hilfe von AFMoC deskriptive SAR abgeleitet. Das Modell stellte sich nach einer datensatzinternen Prüfung („Leave-One-Out“-Kreuzvalidierung, q2= 0,61) sowie einer Prüfung mit einem unabhängigen Testdatensatz (26 Verbindungen, q2= 0,66) als valide heraus und ermöglicht das zielgerichtete Design neuartiger hFFAR1-Agonisten. Zwei dieser Strukturentwürfe wurden von Prof. Ulven synthetisiert und in dieser Arbeit in vitro charakterisiert. Die Vorhersage der Wirkstärke für beide Substanzen war korrekt (pEC50pred = pEC50exp ± 0,35). Das AFMoCModell erweist sich als valide Methode zum Design neuer und potenter hFFAR1-Agonisten. TUG 469 (EC50 an hFFAR1: 17 nM) wurde an β-Zellen der Ratte (ex vivo) und in einer Studie an diabetogenen NZO-Mäusen untersucht. In den β-Zellen der Ratte konnte eine gesteigerte Insulinsekretion nachgewiesen werden. Bei NZO-Mäusen verbesserte sich unter TUG 469 die Glucosetoleranz. Zusammengefasst hat diese Arbeit TUG 469 als Kandidaten für weiterführende präklinische Studien ermittelt. Das AFMoC-Modell ermöglicht die Optimierung pharmakodynamischer Eigenschaften von hFFAR1-Liganden. Eine Synthese weiterer in dieser Arbeit vorgeschlagener Strukturen scheint viel versprechend. The G-protein coupled free fatty acid receptor 1 (FFAR1, formerly known as GPR40) is thought to be an attractive drug target for the treatment of type-2 diabetes mellitus. The activation of FFAR1 enhances insulin secretion from pancreatic β-cells. Two FFAR1 agonists, TAK-875 (TAKEDA) and AMG837 (AMGEN), are currently under investigation in clinical trials. The aims of this thesis were 1) identification and pharmacological characterisation of novel hFFAR1 ligands, 2) analysis of structure-activity-relationships (SAR) in consideration of the ligand binding pocket, 3) design of further improved ligands based on the QSAR-model, and 4) an ex vivo study at pancreatic rat β-cells and in vivo study in NZO-mice of TUG 469, the most potent FFAR1 agonist at that time. More than 450 potential hFFAR1 ligands synthesized in the working group of Prof. Ulven (University of Southern Denmark) were explored in functional assays at recombinantly expressed hFFAR1. Hereof 238 hFFAR1 agonists and 3 novel competitive hFFAR1 antagonists were identified and characterized. Based on the potencies and physicochemical properties of 171 hFFAR1 agonists, descriptive SAR were analysed using AFMoC. The QSAR model was validated by an internal cross validation with the trainings set of ligands („Leave-One-Out“, q2= 0.61) as well as a further test using an independent test set (26 compounds, q2= 0.66). The model showed a valid predictive power and allows site-directed design of novel hFFAR1 agonists. Two QSAR-derived compounds were synthesized by Prof. Ulven and characterized in this study. The predicted potencies of these compounds were quite accurate (pEC50pred = pEC50exp ± 0.35). The AFMoC model turned out to be a valid method for the design of novel and potent hFFAR1 agonists. TUG 469 (EC50 at hFFAR1: 17 nM) was further investigated in rat β-cells (ex vivo) and diabetogenic NZO-mice. TUG 469 treatment increased secretion of insulin in rat β-cells and improved glucose tolerance in NZO-mice. In addition, TUG 469 is more selective for hFFAR1 than GPR120. In sum, this work ascertained TUG 469 as a candidate for further preclinical studies. The AFMoC model is a useful tool to optimize pharmacodynamic properties of hFFAR1 ligands. Synthesizing further QSAR-derived compounds seems promising.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Pharmazie » Pharmazeutische und Medizinische Chemie
Dokument erstellt am:	03.07.2012
Dateien geändert am:	03.07.2012