Modulación del Sistema Endocannabinoide a través de Receptores Cannabinoides y GPR55

• Autores: Laura Figuerola Asencio
• Directores de la Tesis: Nadine Jagerovic (dir. tes.), Paula Morales Lazaro (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad Complutense de Madrid ( España ) en 2023
• Idioma: español
• Tribunal Calificador de la Tesis: Juan Francisco González Matilla (presid.), Maria Gomez Cañas (secret.), Rafael Franco Fernandez (voc.), Rocío Recio Jiménez (voc.), Mercedes Martín Martínez (voc.)
• Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Química Médica por la Universidad Complutense de Madrid; la Universidad de Alcalá y la Universidad San Pablo-CEU
• Materias:
  • Química
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: Docta Complutense
• Resumen

  • El sistema endocannabinoide (SEC) juega un papel importante en el mantenimiento de la homeostasis del organismo, y por ello, está implicado en diversos procesos fisiopatológicos. El SEC está formado por los receptores cannabinoides, cannabinoides endógenos (endocannabinoides), y las enzimas implicadas en su biosíntesis y degradación. Los dos receptores cannabinoides son: CB1, localizado principalmente en el sistema nervioso central y CB2, predominantemente en el sistema inmunitario y tejidos periféricos; no obstante, algunos cannabinoides son capaces de activar otros receptores acoplados a proteínas G como GPR55, cuya clasificación como posible miembro del SEC continúa en estudio.

    El objetivo principal del trabajo fue desarrollar nuevas moléculas que permitan avanzar en la comprensión de los distintos mecanismos de activación del sistema endocannabinoide a través de los receptores cannabinoides CB1 y CB2; así como ampliar el conocimiento de GPR55 mediante el desarrollo de nuevas herramientas farmacológicas.

    En el primer capítulo de la memoria se han diseñado dos familias de compuestos basadas en el fitocannabinoide cannabinol (CBN) con un núcleo de cromenopirimidina (portadoras de una cadena lateral de 1,1-dimetilheptilo) y, cromenopirazol (con una cadena lateral de 1-ciclopentilpentilo). Las pirimidinas, y el derivado de cromenopirazol 1.18, mostraron elevada afinidad y potencia agonista por CB1 y CB2. Adicionalmente, se realizó docking molecular y se llevó a cabo la predicción de las propiedades fisicoquímicas sugiriendo un perfil farmacocinético adecuado para el desarrollo de nuevos candidatos a fármaco. La acción de las cromenopirimidinas en cultivo primario de neuronas muestra un perfil prometedor como agentes neuroprotectores.

    En el segundo capítulo nos centramos en GPR55. La falta de ligandos potentes y selectivos por este receptor, así como características estructurales determinantes de su actividad, dificultan su validación como diana terapéutica. Por ello, se seleccionaron dos compuestos con actividad sobre GPR55: el agonista ML184 y el antagonista ML192, y se diseñaron y sintetizaron nuevas familias de compuestos basados en estas estructuras.

    Respecto a los agonistas GPR55, el reemplazo bioisóstero del anillo central de benceno presente en ML184 por un anillo de pirazol dio lugar a la obtención de dos regioisómeros, N1 y N2-sustituidos en el pirazol. El compuesto N1-sustituido (2.4a) mostró regioselectividad frente a su isómero (2.4b). Además, 2.4a mostró selectividad funcional, señalizando a través de la vía de la proteína G y no a través de B-arrestina. Adicionalmente, se observó que, únicamente vía B-arrestina, 2.4a es capaz de bloquear el efecto mediado por el agonista endógeno LPI, así como ML184, cuando se coadministran ambos ligandos. Se estudió el perfil o fitarget del nuevo ligando sesgado (biased) en una batería de más de 40 GPCRs, incluyendo los receptores cannabinoides, sin mostrar actividad significativa por ninguno de ellos.

    En cuanto al desarrollo de ligandos antagonistas, se diseñaron y sintetizaron dos familias de compuestos basados en la estructura de ML192, siguiendo una metodología de derivatización estructural de química clásica y, la utilización de la estrategia computacional scafiold hopping. Tras la evaluación farmacológica de los nuevos compuestos en GPR55 destacó el derivado 3.24 por su mayor potencia como antagonista respecto a ML192 a través de la señalización vía B-arrestina. Respecto a la señalización vía proteína G, mostró antagonismo inverso cuando se administra individualmente.

    Estudios de docking molecular empleando un modelo de GPR55 en estado activo e inactivo y, ensayos de mutagénesis dirigida, permitieron determinar el modo de unión.

    Estos nuevos moduladores de GPR55 continúan en estudio como potenciales candidatos a fármacos y/o herramientas farmacológicas para la validación de este receptor.