Identification and pharmacological evaluation of surrogate ligands of cannabinoid receptors

Trabalho Final de Mestrado Integrado, Ciências Farmacêuticas, Universidade de Lisboa, Faculdade de Farmácia, 2019Os recetores acoplados à proteína G (GPCRs) constituem a maior família de recetores membranares, sendo essenciais no controlo de processos fisiológicos e patofisiológicos, como cancro, hipertensão, entre outros. O número de fármacos direcionados para estes recetores tem vindo a aumentar, contando com mais de 475 aprovados pela FDA. Neste estudo focámo-nos em quatro recetores: Recetor Canabinoide 1 (CB1) e 2 (CB2) e recetor acoplado à proteína G 18 (GPR18) e 55 (GPR55), dois recetores órfãos. CB1 e CB2 pertencem à classe A da família de GPCRs. A expressão de CB1 é elevada no sistema nervoso central, enquanto que CB2 é abundante em órgãos periféricos com função imunitária. GPR55 pertence à classe A da família de GPCRs, sendo sugerido como alvo terapêutico na diabetes, obesidade, osteoporose e cancro. GPR18 pertence também à classe A e poderá ser alvo em terapias para cancro e doenças inflamatórias. O objetivo deste estudo consistiu na identificação e avaliação farmacológica de ligandos destes recetores. Estudos anteriores do nosso laboratório identificaram alguns compostos, de uma biblioteca de compostos in-house, capazes de modular a atividade destes recetores. Tendo por base a estrutura molecular destes, fizemos o screening do efeito antagonista e agonista destes novos compostos, pertencentes também à nossa biblioteca. Seguidamente ao screening inicial, foram realizados estudos de seletividade e potência, recorrendo a ensaios de recrutamento de β-arrestina, ligação de radioligandos e acumulação de cAMP. Para o GPR18 foram testadas duas séries de compostos (biblioteca de compostos 1 e 2), enquanto que para o CB2 foi testada apenas uma série de compostos (biblioteca de compostos 3). Os estudos de seletividade foram realizados com GPR55 e CB1, respetivamente. Os nossos resultados identificaram um composto promissor para GPR18 (EC50(composto56)=0.0302±0.004 μM) e um para CB2 (Ki(composto76)=0.339±0.061 µM). No entanto, mais testes devem ser executados, de forma a clarificar se estes compostos conseguem efetivamente modular a atividade destes recetores. Futuramente, será necessária a realização de novos estudos, permitindo compreender como estes compostos modulam a atividade destes recetores e otimizar a mesma, com objetivo de desenvolver novas moléculas a serem usadas como terapêuticas em várias disfunções relacionadas com CB1, CB2, GPR18 e GPR55.G protein-coupled receptors (GPCRs) constitute the largest family of membrane receptors. Essential for the control of several physiologic and pathophysiologic processes, such cancer, hypertension, abnormal bone development, and others, GPCRs are one of the most studied families of receptors. The number of drugs targeting these receptors has been increasing, counting with more than 475 FDA approved drugs. In this work we focused in four GPCRs: Cannabinoid Receptor 1 (CB1) and 2 (CB2), two cannabinoid receptors, G protein coupled receptor 18 (GPR18) and 55 (GPR55), two orphan receptors. CB1 and CB2 belong to the GPCR family class A. CB1 is highly expressed in the central nervous system (CNS), while CB2 is abundant in peripheral organs with immune function. GPR55 belongs to the GPCR family class A, and it is suggested as a therapeutic target in obesity, diabetes, osteoporosis and cancer. GPR18 also is a class A GPCR, and may be a therapeutic target in inflammatory diseases, cancer, and intraocular high pressure. Therefore, the aim of this study was to identify and evaluate pharmacologically surrogate ligands of these cannabinoid receptors. Previous studies from our lab also identified some compounds, from the in-house library, that were able to modulate these receptors’ activity. Based on these molecular structures, we screened the agonist and antagonist effect of these new compounds, from our in-house library. For that initial screening was performed, followed by selectivity and potency studies, using the β-arrestin recruitment assay, radioligand binding assay and cAMP accumulation assay. For GPR18, two series of compounds were tested (compound library 1 and 2), while for CB2 only one series of compounds (compound library 3) were tested. Selectivity studies were performed using with GPR55 and CB1, respectively. Our results identified one promising compound for GPR18 (EC50(compound 56)=0.0302±0.004 μM) and another one for CB2 (Ki(compound 76)=0.339±0.061 µM). In the future, more studies need to be done to understand how these compounds modulate these receptors’ activity and to optimize their activity, with the goal of developing new molecules that could be used as a therapeutic approach to several diseases related with dysfunctions in CB1, CB2, GPR18 and GPR55.Universidade de Bonn, Hospital Cuf Descobertas, Farmácia João XX