Struktur-Affinitäts-Untersuchungen neuer Vesamicolanaloga zur Entwicklung eines PET-Liganden für den vesikulären Acetylcholintransporter

Ziel:

Im Verlauf der Alzheimer Demenz kommt es zur Degeneration cholinerger Nervenzellen. Der präsynaptisch lokalisierte vesikuläre Acetylcholintransporter (VAChT) dient als Target, um diese Veränderungen im Gehirn mit Hilfe molekularer Bildgebung darzustellen. Vesamicol (2-(4-Phenylpiperidin-1-yl)cyclohexanol) ist ein hoch-affiner, nicht-kompetitiver Inhibitor des VAChT und dient als Leitstruktur für die Entwicklung eines PET-Liganden. Aufgrund seiner vorhandenen Affinität zu Sigma-Rezeptoren weist er eine unzureichende Selektivität für die In-vivo-Darstellung cholinerger Hirnareale auf. Systematisch strukturell modifizierte Vesamicolanaloga werden als Bestandteil einer Struktur-Affinitäts-Studie auf ihre Affinität zum VAChT und Sigma-Rezeptoren hin untersucht. Die Ergebnisse sollen zur Entwicklung eines selektiven PET-Liganden für den VAChT führen.
Methoden:
Ausgehend von geeigneten Epoxidvorläufern wurden die Vesamicolanaloga durch nukleophile Epoxidringöffnung mit strukturell verschiedenen Aminen synthetisiert. Ein Teil der Synthesen konnte durch den Einsatz von Lithiumsalzen regioselektiv durchgeführt werden. Die Regioisomere der nicht-regioselektiven Synthesen wurden mit Hilfe präparativer HPLC getrennt. Die isolierten Produkte wurden durch HPLC, NMR und MS charakterisiert. Mit Hilfe kompetitiver Bindungsassays wurden die Bindungsaffinitäten zum VAChT und zu den Sigma-Rezeptoren an mit Ratten-VAChT-cDNA stabil transfizierten PC12-Zellen, Rattencortex (σ1) und Rattenleber (σ2) mit den Radioliganden (-)-H-3-Vesamicol (VAChT), (+)-H-3-Pentazocin (σ1) und H-3-DTG (σ2) bestimmt.
Ergebnisse:
Die drei neuen Gruppen der Vesamicole, F-Benzylether- und Aminobenzovesamicole wurden synthetisiert und im Hinblick auf ihre Affinitäten zum VAChT und den Sigma-Rezeptoren in vitro charakterisiert. Durch Einsatz verschiedener Epoxide konnte die Struktur des Cyclohexylrings (A) des Vesamicolgrundgerüsts variiert werden. Modifikationen am Piperidinylring (B) und Phenylring (C) wurden durch den Einsatz strukturell verschiedener Amine erhalten. Die VAChT-Bindungsaffinitäten reichen vom unteren nanomolaren bis in den mikromolaren Bereich. Dabei wurden erwartungsgemäß innerhalb der Klassen (Unterschied in B bzw. C) große Unterschiede beobachtet. Jedoch lieferten auch vergleichbare Derivate der verschiedenen Klassen (Unterschied in A) sehr unterschiedliche Werte. Die darauf basierenden Selektivitätsfaktoren (Ki(σ1)/Ki(VAChT) bzw. Ki(σ2)/Ki(VAChT)) variierten ebenfalls stark.
Schlussfolgerungen:
Die Ergebnisse zeigen, dass derzeit keine Vorhersage über das Affinitätsprofil einer Verbindung getroffen werden kann, da der Einfluss struktureller Veränderungen nicht sicher einschätzbar ist. Damit wird die Notwendigkeit zur Durchführung einer quantitativen Struktur-Affinitäts-Studie unterstrichen, die auf Grundlage der systematisch strukturell veränderten Vesamicolanaloga beruht.