Subtype-selective NMDA ligands for Alzheimer's Disease
阿尔茨海默病的亚型选择性 NMDA 配体
基本信息
- 批准号:10593906
- 负责人:
- 金额:$ 78.1万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2022
- 资助国家:美国
- 起止时间:2022-04-01 至 2027-03-31
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:ABCB1 geneAlzheimer&aposs DiseaseAlzheimer&aposs disease patientAlzheimer&aposs disease related dementiaAutopsyAutoradiographyBindingBinding ProteinsBiochemical ProcessBiodistributionBiologicalBiological AssayBiological ProcessBlood specimenBrainClinicalDevelopmentDockingDoseEvaluationFunctional disorderGenerationsGlutamatesGoalsHumanImageImaging DeviceIn VitroKineticsKnowledgeLabelLeadLigandsLiver MicrosomesMetabolismMidbrain structureModelingMolecularMonitorN-Methyl-D-Aspartate ReceptorsN-MethylaspartateNeurodegenerative DisordersParentsPatientsPenetrationPermeabilityPharmaceutical ChemistryPharmaceutical PreparationsPlasmaPlasma ProteinsPontine structurePositron-Emission TomographyPublic HealthRadioactivityRadiolabeledReactionRodentScientific Advances and AccomplishmentsSeriesSiteSpecificityStandardizationSynaptic plasticitySystemTestingTherapeuticToxic effectTranslationsUnited StatesValidationWorkantagonistaspartate receptorbrain tissueclinical translationdesigndrug discoveryglutamatergic signalingimage translationimaging studyimprovedin vitro Assayin vivoin vivo evaluationlipophilicitynext generationnonhuman primatenovelpharmacokinetics and pharmacodynamicspharmacologicradioligandreceptorresponseuptakeylide
项目摘要
Project Summary: Dysfunction of GluN2B subunit in the N-Methyl-D-aspartic acid receptor (NMDAR) is implicated
in the physiopathology of neurodegenerative diseases such as Alzheimer’s disease (AD) and related dementia.
Pharmacological modulation of GluN2B subunit regulates synaptic plasticity and excitation, representing an attractive
therapeutic approach. PET is capable of quantifying biochemical processes in vivo, and a suitable GluN2B ligand
would substantially improve our understanding of GluN2B-based ionotropic glutamate signaling under
physiopathological conditions otherwise inaccessible by ex vivo (destructive) analysis. Quantification of GluN2B in
living brain by PET would provide the assessment of distribution, target engagement and dose occupancy of new
GluN2B-targeted neurotherapeutics. To date, no successful examples have been demonstrated to image GluN2B for
human use, representing a significant deficiency of our ability to study this target in vivo. Therefore, we propose to
develop a novel PET ligand that can overcome major drawbacks of previous attempts (low brain permeability / limited
target specificity / high lipophilicity), as the first translational imaging tool for drug discovery.
Our first generation GluN2B-targeted ligand, [18F]N2B-0518 showed excellent potency, target selectivity and high
specific binding, but was discontinued due to low brain penetration and fast metabolism in vivo. In our next generation,
we successfully identified a lead molecule, N2B-94, which showed high potency and selectivity towards GluN2B over
all other NMDAR subunits. An 11C-isotopologue of N2B-94 was synthesized and preliminary PET imaging studies
confirmed that we have overcome the major obstacles for GluN2B ligand development by achieving: 1) high brain
uptake; 2) high target specificity, as well as well-improved in vivo stability. Though N2B-94 is a promising lead
molecule, PET ligands with higher brain penetration, improved potency and selectivity with proper brain kinetics are
sought for translational cross-species imaging studies to achieve optimal quantification of GluN2B in the living brain.
On the basis that N2B-94 serves a validated hit for medicinal chemistry optimization, as specific goals, we will
design and prepare a series of GluN2B modulators amenable for labeling with 11C or 18F, and evaluate their ability to
quantify GluN2B activity and changes during drug challenge in rodents and nonhuman primates, as well as
autoradiography and biological validation in postmortem brain tissues from higher species. The impact of this work is
not only to develop the first potent and selective GluN2B PET ligand for the study of neurodegenerative disease-
related biological processes, but also ultimately, via PET imaging validation in higher species, to advance this ligand
for potential clinical translation and monitor target response of novel neurotherapeutics for neurodegenerative
diseases, including AD.
Relevance: This proposal has the potential to improve public health and help patients suffering from
neurodegenerative diseases, including AD, through the discovery of neurotherapeutics using GluN2B-selective
NMDAR PET ligands.
项目摘要:N-甲基-D-天冬氨酸受体 (NMDAR) 中的 GluN2B 亚基功能障碍与此有关
神经退行性疾病(例如阿尔茨海默病(AD)和相关痴呆症)的病理生理学。
GluN2B 亚基的药理学调节可调节突触可塑性和兴奋性,代表着一种有吸引力的
PET 能够量化体内生化过程,并提供合适的 GluN2B 配体。
将大大提高我们对基于 GluN2B 的离子型谷氨酸信号传导的理解
否则无法通过体外(破坏性)分析对 GluN2B 进行定量。
PET 活体大脑将提供新的分布、目标参与和剂量占用的评估
迄今为止,还没有成功的例子可以对 GluN2B 进行成像。
人类使用,代表我们体内研究该靶标的能力存在显着缺陷,因此,我们建议
开发一种新型 PET 配体,可以克服先前尝试的主要缺点(低脑通透性/有限
目标特异性/高亲脂性),作为药物发现的第一个转化成像工具。
我们的第一代 GluN2B 靶向配体 [18F]N2B-0518 显示出优异的效力、靶点选择性和高
特异性结合,但由于大脑渗透性低和体内新陈代谢快而被终止。
我们成功鉴定了一个先导分子 N2B-94,它对 GluN2B 表现出高效能和选择性
合成了 N2B-94 的所有其他 NMDAR 亚基并进行了初步 PET 成像研究。
证实我们通过实现以下目标克服了 GluN2B 配体开发的主要障碍:1)高脑
2)高靶点特异性,以及良好的体内稳定性。
分子、PET配体具有更高的脑渗透性、改善的效力和选择性以及适当的脑动力学
寻求跨物种转化成像研究,以实现活体大脑中 GluN2B 的最佳定量。
基于 N2B-94 为药物化学优化提供了有效的命中,作为具体目标,我们将
设计和制备一系列适合用 11C 或 18F 标记的 GluN2B 调节剂,并评估它们的能力
量化啮齿动物和非人灵长类动物药物挑战期间的 GluN2B 活性和变化,以及
高等物种死后脑组织的放射自显影和生物验证这项工作的影响是。
不仅是为了开发第一个有效且选择性的 GluN2B PET 配体用于神经退行性疾病的研究 -
相关的生物过程,但最终,通过高等物种的 PET 成像验证,以推进这种配体
用于神经退行性疾病的新型神经治疗药物的潜在临床转化和监测目标反应
疾病,包括 AD。
相关性:该提案有可能改善公共卫生并帮助患有以下疾病的患者
神经退行性疾病,包括 AD,通过使用 GluN2B 选择性神经疗法的发现
NMDAR PET 配体。
项目成果
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