세로토닌 수용체 조절을 통한 우울증 치료제 합성연구

Abstract

Depression is on e of the major health care problems. SEveral types of antidepressant medications include the selective serotonin reuptake inhibitors (SSRIs), the tricyclic antidepressants (TCAs) and the monoamine oxidase inhibitors (MAIOs) used to treat depressive disorder. However, these medication some side effects such as anxiety, insomnia, sexual dyfunction. Recent studies suggest that a dual serotonin antagonist/reuptake inhibitor (SARI), serotonin-norepineprine reuptake inhibitor (SNRI) may improve pharma -ceutical profile of SSRIs. The 5-HT6 antagonists are mainly related to the treatment of cognitive dysfunction or impairment associated with Alzheimer’s disease and schizo -phrenia. There have been lots of efforts to develop 5-HT6 antagonists First, A sulfonamide library consists of 98 compounds was constructed based on computational virtual screening hits compounds and was evaluated affinitiesfor 5-HT2A/2C and serotonin reuptake site. Some of them showed promising IC50 values and antidepressants-like effect in FST animal test. The compound KKHS1234 showed good activity, 1.8nM, 8nM, and 30nM for 5-HT2A, 5-HT2C, SSRI respectively. Some of them showed promising IC50 values and antidepressants-like effect in FST animal test and some compound producing significantly reduced immobility effect. Secondly, 5-HT2A/2C antagonists as (2H)-phthalazin-1-one derivatives having amide bond was synthesized from acylation reaction. The biological activities of the generated compounds were evaluated in vitro for blocking of 5-HT2A/2C receptors and antidepressants-like effect in FST animal test. The KKHS-80109 on fluoxetine-induced immobility in forced swimming test in mice showed 3~4 times activity more than injected only one compound. There have been lots of efforts to develop 5-HT6 antagonists. As in our efforts, the targeted compounds 1―3 were designed, synthesized and biologically evaluated against the human recombinant 5-HT6 serotonin receptor. The most active compound among the synthesized compounds is compound 2h with an IC50 value of 1.5 mM. The structure of the compound 2h is novel as 5-HT6 ligand. Therefore, the compound 2h could act as lead for the novel 5-HT6 receptor ligands.;우울증은 중추신경계의 신경전달 물질 중 하나인 세로토닌의 양이 부족하게 되면 유발 된다. 따라서 우울증 치료제의 대부분은 시냅스 내에 있는 세로토닌의 농도를 높이는 약리 작용을 가지고 있다. 그러나 현재 사용되어 지고 있는 우울증 치료제들은 여러 가지 문제점들을 가지고 있어, 본 연구 에서는 제 3세대 우울증 치료제로서 기존의 우울증 치료제들이 가지고 있는 문제점 들을 해결하고, 약효를 높이기 위한 분자 구조를 설계, 합성을 통해 새로운 구조를 제시 하였다. 3세대 우울증 치료제로서 여러 분야에서 연구되어지고 있다. 그 중 하나는, 세로토닌 길항제와 재흡수 차단제로서 동시에 작용할 수 있는 SARI 계열 약물에 대한 연구가 있다. 다른 하나는 세로토닌 수용체중 우울증과 관련이 있는 2A/2C 길항제에 대한 연구이다. 본 연구에서 위의 두 가지 연구를 모두 진행 하였다. 또한 최근 우울증이 지속 될 경우 인지 장애가 나타난다는 보고가 있다. 이에 인지 장애에 관해 효과를 보이는 5-HT6 길항제에 관한 연구도 함께 진행하였다. 먼저, 세로토닌 길항제와 재흡수 차단제로서 동시에 작용할 수 있는 새로운 구조를 유형인식을 통한 약리단 모델을 도출한 후, 8만개의 라이브러리를 이용하여 가상검색을 통해 N-벤질 술폰 아마이드의 기본적인 구조를 설계하였다. 합성 방법으로는 단 시간 내에 다양한 구조의 분자를 얻을 수 있는 조합화학 방법으로 라이브러리를 구축하였다. 주로 사용된 반응은 환원적 아민화 반응으로 이를 통해 기본 구조인 secondary amine을 합성하였다. AM1,AM2을 25개의 술포닐 클로라이드와 결합시켜 50개의 화합물을 합성 한 후, 생물학적 활성을 측정하였다. 이를 바탕으로 활성이 좋은 술포닐 클로라이드 유도체 8개를 선정. AM3~AM8에 대해 합성하여 총 98개의 화합물을 합성하였다. 그중 KKHS1234 화합물이 In vitro 활성실험에서 5-HT2A에 1.8nm, 5-HT2C에 1.8nM, SSRI에 30nM로 세 개 모두에 가장 좋은 활성을 보였다. 그 외에 KKHQ10105,6, KKHQ10108~12, KKHQ10114, KKHQ10118, KKHQ70118 등이 비교적 좋은 활성을 얻었다. 활성이 좋은 화합물을 선택하여 In vivo 실험을 수행하였다. 그 결과 SSRI계열 약물인 fluoxetine과 비교하였을 때, mice에 25mg/kg 투여했을 경우는 비슷한 항 우울제 효과를 나타내었으나, 50mg/kg를 투여했을 경우에는 좀 더 좋은 효과를 얻었음을 볼 수 있었다. 세로토닌 길항제 로서 작용할 수 있는 구조 이미 연구 되어진 결과를 토대로 in vitro 결과 뿐 아니라, in vivo 결과를 높이고, 실제 약 으로 사용되어지기 위해 경구 투여가 가능한 PK 특성을 가지도록 구조 최적화 과정을 진행 하였다. 주로 사용된 반응은 Amine과 Acid 유도체를 합성하여 amide 결합을 합성하였다. 구축된 라이브러리 화합물들의 세로토닌 수용체 (5-HT2A/2C)에 대한 활성 측정 결과, in vitro 상의 생물학적 활성은 크게 변하지 않았지만, in vivo 시험 수행결과 주사투여 뿐 아니라, 경구 투여 에서도 효과를 보임을 알 수 있었다. R1 치환기에 3-F, 4-F가, R2 치환기에 2,3 dimethyl 이 치환된 경우에 좀 더 좋은 결과를 얻을 수 있었다. 특히, 5-HT2A 길항제와 SSRI계열 약물을 같이 처방 했을 경우, 약효는 증가하고 부작용은 감소, 효과는 좀 더 빨리 나타났음이 임상적 실험으로 밝혀졌는데, 이를 바탕으로 KKHS80109(25mg/kg)과 Prozca(50mg/kg)을 함께 투여했을 경우의 효과 3배정도 좋아졌다. 인지 작용개선을 위한 세로토닌 수용체 5-HT6에 활성을 가지는 화합물은 그동안 5-HT6 길항제로서 발표된 화합물들이 공통적으로 가지고 있는 부분을 토대로 아릴술포닐피페라진 유도체를 설계 총 36개의 화합물을 합성하였다. 기본적으로 Mitsunobu reaction과 SN2 reaction을 통해 화합물을 합성하였다. 합성한 36개의 화합물 중 가장 활성이 좋은 화합물은 2h로 1.5μM을 나타냈다, 이것은 control 화합물인 methiothepin(0.0016μM)보다는 좋은 결과는 아니지만, 5-HT6 antagonist로서의 가능성을 보였다.