Poszukiwanie atypowych leków przeciwpsychotycznych i neuroprotekcyjnych wśród pochodnych spirofluorenohydantoiny

Pochodne spirofluorenohydantoiny były przedmiotem szerokich badań w ostatnich latach. Wykazano, że mogą działać jako ligandy receptorów dopaminowych D2 i serotoninowych 5-HT1A oraz zapobiegać powstawaniu reaktywnych form tlenu (ROS) w modelach neurotoksyczności in vitro. W niniejszej pracy zaprojektowano, zsyntetyzowano i zbadano właściwości dwóch grup pochodnych spirofluorenohydantoiny: (1) pochodne arylopiperazynowe o potencjalnym działaniu przeciwpsychotycznym i (2) pochodne selenoeterowe o potencjalnym działaniu neuroprotekcyjnym. Dla obydwu grup obliczono wybrane parametry fizykochemiczne oraz farmakokinetyczne, a dla grupy arylopiperazyn dodatkowo przeprowadzono dokowanie molekularne do receptorów D2 i 5-HT1A w celu analizy potencjalnych oddziaływań ligand-target. Następnie 9 zaprojektowanych struktur zostało zsyntetyzowanych i ich czystość została potwierdzona metodami chromatograficznymi i spektralnymi (LC-MS, HRMS, 1H-NMR, 13C-NMR, 77Se-NMR, TLC) oraz za pomocą pomiaru temperatury topnienia. Dla grupy arylopiperazyn przeprowadzono test wiązania radioliganda w celu określenia powinowactwa do receptorów dopaminowych D2 i serotoninowych 5-HT1A, 5-HT2A, 5-HT6, 5-HT7 oraz badanie inhibicji MAO-B, a dla grupy selenoeterów oceniono właściwości neuroprotekcyjne w testach in vitro z wykorzystaniem linii komórkowej SH-SY5Y nerwiaka zarodkowego oraz oceniono właściwości mutagenne w teście Amesa. Obydwie grupy przetestowano również pod kątem właściwości neurotoksycznych. Wszystkie związki wykazały jedynie bardzo słabą neurotoksyczność (IC50 > 20 µM). Spośród grupy arylopiperazyn 3 związki (WH5, WH8, WH9) okazały się być dualnymi ligandami receptorów D2/5-HT1A z powinowactwem do receptorów poniżej 5 nM do receptorów D2 i powinowactwem do receptorów 5-HT1A poniżej 100 nM, dodatkowo wykazując ponad 60% inhibicji MAO-B w jednopunktowym skriningu przy stężeniu 1 µM. W grupie selenoeterów wszystkie związki wykazały właściwości neuroprotekcyjne oraz brak mutagenności.

Spirofluorenehydantoin derivatives have been widely studied in recent years. It has been shown that they can act as dopamine and serotonin receptors ligands and prevent formation of reactive oxygen species (ROS) in neurotoxicity in vitro models. In this thesis two group of spirofluorenehydantoin derivatives were designed, synthesized and tested, i.e.: (1) arylpiperazine derivatives - as potential antipsychotic agents and (2) selenoether derivatives - as potential neuroprotective agents. For both groups, physicochemical and pharmacokinetics properties were calculated and for group of arylpiperazines also molecular docking towards D2 and 5-HT1A receptors was performed in order to analyze possible ligand-target interactions. Nine designed compounds were obtained, and their purity was confirmed by melting point measurement, chromatographic and spectral methods (LC-MS, HRMS, 1H-NMR, 13C-NMR, 77Se-NMR, TLC). For group of arylpiperazines, radioligand binding assay towards dopamine D2 and serotonin 5-HT1A, 5-HT2A, 5-HT6, 5-HT7 receptors and MAO-B inhibition assay were performed, while neuroprotective properties for group of selenoethers were determined in in vitro assays with neuroblastoma SH-SY5Y cell line, and mutagenic properties of the compounds were examined in AMES test. For both groups, neurotoxicity assessment was performed. All compounds showed very weak neurotoxic properties with IC50 values over 20 µM. In group of arylpiperazine, 3 compounds (WH5, WH8, WH9) turned out to be dual D2/5-HT1A receptor ligands with predominant affinity for D2R (Ki< 5 nM) comparing to 5-HT1AR (Ki<100 nM). They also inhibited MAO-B over 60% (1 µM). In the group of selenoethers, all tested compounds showed neuroprotective properties and were not mutagenic.