针对多发性硬化症的CB2激动剂构效关系和生物学机制研究

Multiple sclerosis is considered an autoimmune disease targeting the CNS with inflammatory lesions, demyelination, and axonal/neuronal damage. The CB2 receptor in immune system was regarded to be a potential target for the development of drug for multiple sclerosis. In this proposed project, we will perform long molecular dynamic simulations on unligand bound CB2 homology model, homology constructed using the crystal structure of CB1 receptor as a template, ligand-CB2 complex model in combined with HSQC spectra of 13CH3-Met labeled CB2 or its complex with agonist or inverse agonist to explore the interaction mode of ligand binding to CB2 and molecular mechanism of CB2 ligand induced dynamics of CB2 from inactive form and active form. By structure-based and ligand-based drug design and ADME/T prediction, structure-activity relationships studies will be carried out to developed high-potent CB2-selective agonist with good drugability. EAE mouse will be used to do in vivo activity test of CB2 agonist, and biological mechanism will be explored for CB2 agonist ability to decrease the level of demyelination by studying peripheral response. it will be expected to reveal that CB2 is a new target of drug development for multiple sclerosis.

多发性硬化症是以中枢神经系统白质炎性脱髓鞘病变和神经元损伤为主要特征的自身免疫疾病。免疫系统CB2受体被认为是潜在治疗多发性硬化症药物研发的靶点。本项目拟基于由CB1晶体结构模建的CB2Homology模型，通过微秒或毫秒级长时间分子动力学模拟，和13CH3-Met标记CB2的NMR HSQC研究，探索配体结合于CB2作用模式和引起CB2活性态非活性态构象动态变化的分子机制，建立受体-配体相互作用指纹图谱。运用基于结构和基于配体的合理药物设计理论和技术，结合ADME/T预测，通过构效关系研究发展高活性成药性良好的CB2激动剂。通过CB2激动剂EAE小鼠模型的体内药效评价，研究其外周免疫应答、对淋巴细胞进入CNS的影响、和炎症因子等生物学机制，阐明CB2激动剂能有效降低MS病程中白细胞浸润和中枢神经系统脱髓鞘作用的理论基础，为CB2成为多发性硬化症药物研发靶点提供理论依据。

本项目以GPCR-CB2受体为靶点，基于前期工作基础，运用药物设计方法和技术，并结合药物化学知识，开展CB2选择性激动剂的设计、合成和生物活性测试研究。大麻素受体（CB）主要分为大麻素受体1（CB1）和大麻素受体2（CB2），两者具有很高的同源性。研究表明，CB1主要分布在中枢神经系统，而CB2主要分布在外周。当化合物的LogP值过大时（> 3），较易透过血脑屏障（BBB）进入中枢神经系统，引起一系列的副作用。因此，设计选择性的CB2活性化合物，使得化合物具有较低的LogP值，将有助于化合物在外周的分布，减少化合物对血脑屏障的渗透，有助于减少化合物的不良反应。通过本项目的研究，我们发现了引入亲水性基团，降低化合物clogP值，避免化合物进入中枢系统引起中枢毒性，并且保持CB2受体高活性和高选择性，化合物的CB2激动活性达到nM级，针对CB1受体的选择性大于1000，某些高活性CB2激动剂不显示对CB1受体活性。为CB2受体候选药物的研发提供了理论基础。另外，我们开开展了合成方法学的研究，为相关药物结构的合成提供了可行的合成路线。通过项目的研究，我发表在国际SCI期刊上发表了7篇论文和2个中国发明专利授权。同时，我们培养了2名博士研究生和4名硕士研究生。