ИСТИНА

Разработка систем для направленного транспорта аторвастатина, которые обеспечат проникновение активного вещества в целевой орган в эффективной концентрации, а также ограничат взаимодействие лекарства с нецелевыми клетками.

ardiovascular diseases are one of the main causes of death, as well as temporary and permanent disability of the population in the developed countries of the world. Risk factors for the development of such common pathologies as coronary heart disease and arteriosclerosis include hypertension, diabetes mellitus, smoking, heredity, a sedentary lifestyle, obesity, and especially hyperlipidemia. Statins are the main class of drugs that are used to treat patients with hyperlipidemia and atherosclerosis. Over the past 20 years, a significant effect of statins on reducing cardiovascular and overall mortality has been shown, regardless of gender, age, baseline cholesterol [Rational pharmacotherapy of cardiovascular diseases / under total. ed. E.I. Chazova, Yu.A. Karpova. - 2nd ed. - M.: Litterra, 2016. - 784 s]. Currently, 6 drugs from the class of statins are registered in the Russian Federation: lovastatin, pravastatin, simvastatin, fluvastatin, atorvastatin and rosuvastatin. Despite the positive therapeutic effect, it is necessary to note some common problems of their use. For instance, data were obtained on serious side effects (myalgia, headache, abdominal pain, insomnia, etc.) and contraindications (alcoholism, liver failure). For most drugs of this class, there are also problems of poor water solubility and bioavailability, the “first-pass effect”, which entail an increase of the daily dose. Meanwhile, increased plasma concentration of statins causes myopathy and rhabdomyolysis [B. Tomlinson, et al. Drugs Aging 18 (2001) 665–683]. Atorvastatin (the most commonly prescribed drug among statins) is characterized by all the limitations and disadvantages noted above. It is believed [A.A. Date, M.S. Nagarsenker. J. Pharm. Pharmacol 59 (2007) 1583-1584], that targeted delivery of atorvastatin to liver cells could help to overcome these problems. Hepatocytes express a number of receptors that could be used for targeted delivery of drugs, for example, glycyrrhetinic acid receptors, folate receptor, etc. [Wang Y., Du H., Zhai G. Curr. Cancer Drug Targets. 15 (2014) 573-599]. Among the others asialoglycoprotein receptor (ASGPR) is the most frequently used, that is due to its ability to transfer high molecular weight compounds through the membrane, fast regeneration cycle, and abundant expreession on the surface of liver parenchymal cells. ASGPR is known to bind with terminal galactose and N-acetylgalactosamine residues [D'Souza A. A., Devarajan P. V. J. Control. Release. 203 (2015) 126-139]. Since low bioavailability of atorvastatin is often associated with poor water solubility [M.A. Shaker J. Drug Deliv. Sci. Technol. 43 (2018) 178–184], conjugation with N-acetylgalactosamine could provide and additional advantage as introduction of carbohydrate fragments is the standard approach of medical chemistry to increase the hydrophilicity of molecules. To the best of our knowledge, to date, there is the only publication that describes an example of the use of ASGPR ligands to create atorvastatin low molecular weight prodrugs [Zhang Y., et al. Bioorg. Med. Chem., 27 (2019) 2187–2191]. The purpose of this project is to develop this approach. To achieve this goal, a comprehensive study is to be carried out. It should include design and synthesis of novel atorvastatin prodrugs containing different vector fragments and their thorough biological testing.

В результате первого года работы по проекту: 1) будут разработаны методики синтеза неописанных ранее производных аторвастатина, содержащих функциональные группы, пригодные для конъюгирования с векторными фрагментами для направленного транспорта в клетки печени; 2) будет получен ряд конъюгатов аторвастатина и лигандов асиалогликопротеинового рецептора; 3) состав и строение соединений, синтезированных впервые, будут подтверждены необходимым набором физико-химических методов анализа; 4) будет исследована степень влияния введения в структуру аторвастатина фрагментов на основе N-ацетилгалактозамина различного строения на его растворимость в воде; 5) будет изучена подверженность синтезированных пролекарств аторвастатина гидролизу в водных растворах в зависимости от их строения и pH. В результате второго года работы по проекту: 1) будут осуществлен синтез недостающих конъюгатов аторвастатина (при условии, что не все из заявленных веществ удастся получить в первый года выполнения проекта), состав и строение соединений, синтезированных впервые, будут подтверждены необходимым набором физико-химических методов анализа; 2) будет изучена подверженность полученных в работе конъюгатов аторвастатина ферментативному расщеплению и определено влияние структурных факторов на данный показатель; 3) будет определена ингибирующая активность конъюгатов и продуктов их расщепления по отношению к ГМГ-КоА-редуктазе, исследована способность конъюгатов влиять на уровень экспрессии LDL-рецепторов клетками печени. По полученным данным будут сделаны выводы о влияние тех или иных изменений в структуре аторвастатина на его способность проявлять гиполипидимический эффект; 4) не менее двух статей будет подготовлено и опубликовано в рецензируемых научных изданиях.

Данное направление работы является логическим продолжением и основывается на результатах проекта РНФ № 14-34-00017 «Разработка новых классов препаратов для терапии онкологических и метаболических заболеваний на основе конъюгатов терапевтических препаратов с тканеспецифическими лигандами». С 2014 года нашей научной группой был накоплен большой опыт работы в области дизайна селективных лигандов асиалогликопротеинового рецептора и их конъюгатов с биологически активными веществами (паклитакселом, доксорубицином, метатрексатом, бетулиновой и глицериновой кислотами). За последние пять лет сотрудниками лаборатории было опубликовано более 12 статей, посвященных данной проблематике. В 2018 году автором данного проекта была успешно защищена диссертация на соискание ученой степени кандидата химических наук на тему «Лиганды асиалогликопротеинового рецептора и конъюгаты на их основе с терапевтическими и диагностическими агентами». В процессе подготовки диссертационного исследования был произведен тщательный анализ имеющихся в литературе данных о низкомолекулярных системах направленного транспорта лекарственных препаратов в клетки печени на основе лигандов ASGPR, что легло в основу плана реализации данного проекта. Помимо этого, в качестве научного задела были разработаны и оптимизированы методики синтеза векторных фрагментов на основе N-ацетилгалактозамина, апробированы способы получения нескольких производных аторвастатина, содержащих функциональные группы для дальнейшего соединения с лигандами ASGPR. По плану исследования ключевыми реакциями в синтезе целевых конъюгатов должны стать катализируемая медью реакция азид-алкинового циклоприсоединения и карбодиимидный метод. В нашей рабочей группе оба подхода находят широкое применение для получения на основе лигандов ASGPR ковалентных систем для направленного транспорта в клетки печени биологически активных веществ различной природы и молекулярной сложности.

Результатом данного проекта станет: 1) разработка дизайна и методов синтеза неописанных ранее пролекарств аторвастатина и лигандов асиалогликопротеинового рецептора; 2) исследование влияния внесенных в молекулу препарата изменений на его фармакокинетические и фармакодинамические показатели. Так, будет оценен эффект от введения в структуру аторвастатина векторных фрагментов на основе N-ацетилгалактозамина на его водорастворимость; изучена подверженность синтезированных пролекарств ферментативному расщеплению и гидролизу в водных средах; определена ингибирующая активность конъюгатов и продуктов их расщепления по отношению к ГМГ-КоА-редуктазе, исследована способность конъюгатов влиять на уровень экспрессии LDL-рецепторов клетками печени. Статины находят широкое применение для профилактики и лечения сердечно-сосудистых заболеваний. Повышение селективности действия, биодоступности и эффективности данного класса лекарственных средств – актуальная научная проблема, решение которой позволит обеспечить комфорт пациентов, снизить заболеваемость, инвалидность и смертность населения от социально значимых заболеваний