In-vitro-Analyse von Arzneimittelkandidaten, die Opioidrezeptoren aktivieren

Überdosierungen von Opioiden sind in den letzten Jahrzehnten eine der Haupttodesursachen in den USA gewesen und wurden zu einem Notfall für die öffentliche Gesundheit erklärt. Obwohl die Zahl der Verschreibungen in den letzten Jahren zurückgegangen ist, steigt die Zahl der Menschen, die Schmerzmittel missbräuchlich verwenden, weiter an. Darüber hinaus hat die COVID-19-Pandemie die Lage noch verschlimmert und einen neuen Negativrekord bei den Opioid-Überdosierungen aufgestellt, von denen viele einen tödlichen Ausgang hatten [1]. Das größte Problem besteht darin, dass Opioide derzeit die stärksten auf dem Markt erhältlichen Schmerzmittel sind und es keine Alternativen gibt, die ebenso stark gegen Schmerzen wirken, ohne jedoch mit der Zeit zu Abhängigkeit und Toleranz zu führen.

Ziel dieser Studie ist es, mit Hilfe verschiedener Berechnungsmethoden und In-vitro-Tests nach neuen, aus Naturprodukten isolierten Substanzen zu suchen, die potenziell schmerzlindernd wirken, aber nicht süchtig machen.

Mittels virtuellem Screening wurden aus unserer chemischen Bibliothek, die über 40 000 natürliche Verbindungen enthält, diejenigen ausgewählt, die die höchste Affinität zu den mu-, kappa- und delta-Opioidrezeptoren aufweisen [2]. Die 100 besten Liganden wurden dann an ihre jeweiligen Rezeptoren angedockt. Zur Auswahl der Verbindungen mit den besten molekularen Eigenschaften wurden verschiedene Parameter, darunter die Lipinski-Regel, angewandt, die dann in vitro weiter getestet wurden. HEK-Zellen, die die mu-, kappa- bzw. delta-Opioidrezeptoren exprimieren, wurden dann 24 Stunden lang mit der betreffenden Verbindung inkubiert, und die Veränderungen der cAMP-Akkumulation wurden mit der HTRF-Technologie analysiert. Parallel dazu wurde mit Hilfe der mikroskalierten Thermophorese die Bindungsaffinität dieser ausgewählten Verbindungen gegenüber dem Protein bewertet [3].

Die Daten über die Bindungsaffinität und die cAMP-Akkumulation dieser Verbindungen werden derzeit noch gesammelt. Für den Mu-Opioid-Rezeptor ergab die mikroskalierte Thermophorese-Analyse verschiedene vielversprechende Kandidaten. Für einige Wirkstoffe waren jedoch hohe Konzentrationen erforderlich. Dennoch zeigen die vorläufigen Ergebnisse einen möglichen Kandidaten, der selektiv mit dem mu-Opioidrezeptor interagiert und sowohl eine starke Bindungsaffinität als auch relevante dosisabhängige Veränderungen der cAMP-Akkumulation aufweist. Die Messungen der cAMP-Akkumulation für die KOR- und DOR-HEK-Zellen zeigten einen gemeinsamen Kandidaten, der sich jedoch von demjenigen unterscheidet, der mit den MOR-HEK-Zellen interagiert.

In unserer Studie wurden neue mögliche Kandidaten identifiziert, die aus Naturprodukten isoliert wurden und bei der Entwicklung neuer möglicher Kandidaten mit analgetischer Wirkung weiterverwendet werden können.

Danksagung Die Autoren sind dankbar für das Promotionsstipendium der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG GRK2015/2) an Roxana Damiescu

Publication History

Article published online:
14 June 2023

• Literatur

• 1 Spencer M. et al. NCHS Data Brief 2022; 457: 1-8
• 2 Dallakyan S, Olson AJ.. Methods Mol Biol 2015; 1263: 243-250
• 3 Gerrits M, Griesbach J.. Protein-Protein Interaction Analysis MicroScale Thermophoresis Measurements on in vitro Synthesized Proteins.. www.nanotemper-technologies.com