Mol Biosyst. 저자 원고; PMC 2012 Jun 20에서 사용 가능합니다.
최종 편집 양식으로 다음과 같이 게시됩니다.
- Mol Biosyst. 2010 Aug; 6 (8) : 1366-1375.
- 온라인 2010 Jun 7 게시. doi : 10.1039 / c003468a
PMCID : PMC3379554
NIHMSID : NIHMS280225
추상
orexins는 그들의 신경 수용체와 함께, 수유, 수면, 보상 및 에너지 항상성과 같은 중요한 생리적 과정을 조절하는 신경 호르몬입니다. 오렉신 수용체는 최근에 중요한 약물 표적으로 부상했다. 이 리뷰는 오렉신 시그널링의 생물학을 해독하는 데있어 최근의 발전과 오렉신 시그널링을 약리학 적으로 조작하려는 노력에 대한 개요를 제공합니다.
orexins (또한 hypocretins라고도 함)는 두 개의 독립적 인 연구 그룹에 의해 1998에서 처음 발견 된 신경 펩타이드입니다1, 2. 오렉신 A (33 아미노산) 및 B (28 아미노산)는 단일 프리 - 프로 - 오렉신 폴리펩티드3. 그들은 Orexin Receptor 1 및 2 (OxR1 및 OxR2)라고 불리는 2 개의 밀접하게 관련된 GPCR과의 상호 작용을 통해 행동을 중재합니다. OxR1는 Orexin B보다 약 100 배 높은 Orexin A와 결합하지만 OxR2는 거의 동일한 친화력으로 두 펩타이드를 결합합니다. orexins는 시상 하부의 특수한 뉴런에 의해 만들어지며 뇌의 여러 다른 부위에 투사됩니다.4, 5.
아래에서 간단히 살펴 보겠지만, 지난 10 년 동안의 생리 학적 연구는 먹이 섭취, 에너지 항상성, 수면 / 잠자기 사이클, 중독 및 보상 추구 등 다양한 중요한 생물학적 과정에서 중추적 인 역할을하는 것으로 밝혀졌습니다6. 식이 요법으로 유발 된 비만 및 당뇨병과 관련된 orexin 신호 전달의 결함에 대한 분명한 증거가 있습니다7, 8, narcolepsy9, 10, 공황 불안 장애11, 마약 중독12 및 알츠하이머 병13. 따라서, orexin 신호 전달 조작을위한 강력한 화합물의 개발에있어 제약 산업에 상당한 관심이있다. orexin 신호 전달의 이해와 조작에 대한 최근의 진전이 여기서 검토됩니다.
수면과 수유를 조절하는 오렉신 시그널링
orexin 신호 전달의 가장 잘 알려진 역할은 수유와 수면의 조화입니다. 시상 하부에서의 orexin 생산 수준은 혈당 수준과 반비례 관계가 있습니다 14. 적어도 단기간에 오렉신 시그널링은 신경 펩타이드 Y와 기능적으로 관련된 호르몬을 생산하는 뇌의 뉴런을 활성화시킴으로써 기아에 대한 감각을 유도하고 먹이 행동을 자극합니다. 또한, orexin 신호 전달은 포유 동물에서 일어나는 상태를 유도하는 핵심 구성 요소입니다9, 15. 다른 말로하면, 오렉신 신호는 동물이 배가 고있을 때도 깨어 있지만 포화 상태이면 졸릴 수 있다는 명령입니다. 이것은 동물들이 배가 고팠을 때 동물이 음식을 먹거나 잠을 자지 않고 먹기를 원할 것이라는 점에서 좋은 생리적 의미를 갖게합니다.
설치류에서 orexin 유전자 또는 수용체의 유전 적 박리는 cataplexy를 가진 인간의 narcolepsy와 현저하게 유사하며 동물은 부적절한 수면 시간을 가지며 이상한 순간에 무너지는 것을 포함하여 정상적인 깨우기 시간을 갖는다9. OxR2 발현 유전자에서 돌연변이가 불 활성화 된 개에 대해서도 마찬가지이다10. 대부분은 아니지만 대부분의 사람의 narcoleptics는 orexin과 그 수용체를 암호화하는 유전자에 돌연변이를 가지지 않지만 검출 가능한 orexin은 결핍되어있다. 이것은 뇌에서 orexin을 생산하는 뉴런에 대한자가 면역 공격으로 인한 것으로 생각됩니다16, 17. 그러나, 인간의 narcolepsy에 대한이자가 면역 모델은 입증되어야하며, 추정되는자가 면역 반응의 특성에 관해 알려진 것은 없습니다.
따라서, orexin 신호 전달의 알려진 생물학은 뇌 침투시 OxR2 작용제가 기침을 자극하고 기면 발작의 치료에 유용 할 수 있다고 예측한다. 야나기사와 (Yanagisawa)와 동료 연구원은이 아이디어를 뒷받침하는 개념 증명 실험을 발표했습니다.18. 그들은 orexin-deficient 설치류의 뇌에 orexin 펩타이드를 뇌내에 직접 주사하면 증상이 더 심해지는 것을 보여주었습니다. 반대로, 오렉신 수용체 길항제는 불면증 치료에 사용될 수있다.19만성 오렉신 결핍이있는 동물과 사람에게서 볼 수있는 탈장 발작의 가능성이 우려되지만 (아래 참조).
중독성 및 기타 병리학 적 행동에서의 신호 Orexin
insula는 충동과 갈망의 발달에 관여하는 것으로 알려진 뇌 영역이며 일반적으로 보상 행동에 관여한다.20. 뇌의이 부위에 손상이 가면 흡연자의 습관을 계속 유지하려는 동기가 현저히 줄어 듭니다.21. 대조적으로, 담배 흡연자의 금욕은 insula를 활성화시키는 것으로 알려져있다.22. 뇌의 동일한 영역은 모르핀, 코카인 및 알코올 이외에 관련된 보상 작용에 관여하는 것처럼 보입니다. 오렉신 생산 뉴런은 조밀하게 뇌의이 부위를 자극하고 오렉신 시그널링은 이러한 행동에 중요한 역할을한다23-25. 예를 들어, OxR1 선택적 길항제 SB-334867 (참조 : 그림 5)은 설치류가 니코틴으로 스스로 주사 할 수있는 능력을 크게 감소시켰다12. 다른 중독성 화합물에 대해서도 유사한 결과가 얻어졌다. 흥미롭게도, 니코틴 연구에서, OxR1의 약리학 적 봉쇄는 음식 섭취를 실질적으로 억제하지 못했고, 이는 깨어나 기와 함께 OxR2에 의해 주로 매개되는 것으로 생각된다. 따라서 설치류의 전임상 자료는 OxR1 선택적 길항제가 흥미로운 중독성 약물 일 수 있음을 강력히 시사한다.
오렉신 시그널링은 최근 공황 발작과 불안에 관여하는 것으로 나타났습니다11. GABA 합성 억제제로 동물을 만성적으로 치료 한 후 유산 나트륨으로 급성 치료를하여 공황 발작을 유도 한 쥐 모델을 사용하여 OxR334867의 SB-1 매개 봉쇄 또는 orexin 생산의 siRNA 매개 소음 억제가 강력하게 증명되었다 이 모델에서 공황 발작을 억제합니다. 더욱이, 공황 발작을 겪는 사람 피험자는 뇌척수액 (CSF)에서 오렉신 수준이 상승하였으며, 11, 인간 불안 장애에서 orexin 신호 전달의 역할과 일치한다.
아주 최근에 Alzheimer 's 질병을 가진 잠 / 일어나는주기를 연결하는보고 나타났다13. 특히,이 질병의 특징 인 아밀로이드 베타의 축적은 깨어나 기와 상관 관계가있는 것으로 나타났습니다. 예를 들어, 만성 수면 박탈은 동물의 CSF에서 아밀로이드 베타 수준을 증가시켰다. 흥미롭게도, 오렉신 수용체 길항제 SB-334867의 투여는이 신경 독성 중간 물질의 수준을 감소시켰다. 따라서 OxR antagonists를 적절한 치료법으로 삼아 알츠하이머 병의 발달을 늦추는 것이 가능할 수 있습니다.
에너지 항상성,식이 유발 성 비만 및 당뇨병에서의 오렉신 신호
orexin 신호가 에너지 항상성에서 중요하다는 정황 증거가 있습니다. 예를 들어, orexin이 결핍 된 narcoleptic 인간은 정상 수준의 orexin을 가진 narcoleptic 개체보다 높은 체질량 지수를 나타낸다26. 생쥐에서 orexin 뉴런의 유전 적 박리로 인해 비만 동물이 발생합니다27 이 쥐는 또한 나이 관련 인슐린 저항성을 개발합니다7. 이 결과는 orexin 신호 전달의 약리학 적 유도가 급식 행동을 급격히 촉진한다는 점에서 직관적이지 못하다.1. 이는 에너지 항상성에 대한 orexin 신호 전달의 단기 및 장기 효과가 서로 다르다는 것을 의미합니다.
최근에, orexin 생물학 분야는 orexin 신호가식이 요법으로 유발 된 비만과 이후 설치류에서의 인슐린 저항성에 강력하게 반대한다는 결론을 내린 획기적인 연구에 의해 명확 해졌습니다8. orexin 유전자의 만성적 인 발현이나 orexin 수용체의 약리학 적 유도가 고지 방식을 먹인 쥐의 비만 및 인슐린 저항성을 거의 완전히 차단하는 것으로 나타났습니다. 탄수화물 대 지질 이용의 간접 지표 인 호흡 지수에 변화가 없었음에도 불구하고 이것은 크게 에너지 소비 증가로 인한 것으로 나타났습니다. orexin 신호의 만성 자극은 또한 음식 소비를 감소시켰다. 다양한 유전 적 및 약리학 적 실험 결과에 의하면이 효과의 대부분은 OxR2가 아닌 OxR1를 통한 신호 전달에 의해 매개되는 것으로 나타났습니다. 마지막으로,이 연구의 놀라운 발견은 lerein이 결핍 된 마우스에 orexin 신호의 만성 자극이 아무런 영향을 미치지 않는다는 것입니다. 이 동물들은 고지 방식을 먹었을 때 orexin 수용체 작용제로 치료할 때조차도 여전히 obsese와 인슐린 저항성이되었습니다. 따라서, orexin의 보호 효과는 렙틴 민감성 향상에 뿌리를 둔 것으로 보인다. 이 연구는식이 요법으로 인한 비만과 당뇨병의 치료에서 명백한 치료 적 함의를 지니고있다.
이 연구가 주로 OxR2를 통한 신호 전달이 비만 저항성 표현형에 중요하다는 것을 암시하지만 OxR1 매개 효과8. 저자들은 OxR1의 유전자 절제가 비만이 아니라 고지방식이 요법으로 인한 고혈당증으로부터 보호한다는 것을 발견했다. 이것은 정상적인 생리 학적 수준의 오렉신에 의한 OxR1를 통한 orexin 신호 전달이 나이 또는 고지방 다이어트로 인한 인슐린 저항성의 발달에 관대 한 역할을한다는 것을 나타냅니다. 그러나, transgene을 통한 지속적인 과잉 발현 orexin의 비 생리적 시나리오에서, 고지 방식에 대한 인슐린 저항성 발달에 대한 OxR1- 및 OxR2- 매개 보호가 둘 다있다. OxR1에 대한 이러한 복잡한 일련의 결과는 정상 및 supersonysiological orexin 발현의 조건 하에서 수용체가 다른 역할을하거나 수용체가 고 인슐린 혈증의 발생을 강화 시키거나 반대 할 수있는 다른 생리 학적 효과를 매개한다는 것을 시사하며 "우승자"는 이러한 경쟁 효과는 orexin의 수준이나 신호의 타이밍과 기간에 따라 다릅니다.
leptin 시그널링에 대한 orexin 효과의 결합은 최근에 발표 된 다른 연구와 관련하여 흥미 롭다. 레파틴의 초 생물학적 수준은 인슐린이 완전히 결핍 된 당뇨병 설치류가 성공할 수있게한다 28. 이전에, 렙틴은 부분 인슐린 결핍이있는 스트렙토 조 토신 (STZ) - 유도 당뇨병 래트에서 내인성 인슐린의 잔류 수준을 강화시킴으로써 혈당 수치를 낮추는 것으로 알려졌다 29. 그러나 렙틴만으로 당뇨병 증상에서 인슐린 부족 동물을 구할 수 있다는 생각은 아직까지 검증 된 바 없으며이 발견은 놀라운 일이었습니다. orexin과 leptin의 supraphysiological 수준으로 동물의 만성 치료에 의해 유도 된 유사한 phenotype은 orexin이 leptin 민감도를 향상시킴으로써 기능을하는 것으로 나타 났으며,이 두 연구가 동일한 동전의 다른 측면인지, orexin / leptin 신호 전달 경로는 실제로 I 형 또는 II 형 당뇨병에 대한 매우 유망한 치료 일 수 있습니다.
orexin 신호 전달은 주변부에 영향을 미칩니 까?
위에서 설명한 orexin 신호 전달의 효과의 대부분은 시상 하부에서 발생하는 것으로 생각됩니다. orexin 신호 전달의 역할은 신경계 밖에서 논란의 여지가 있습니다. 오렉신과 그 수용체의 발현은 장, 췌장, 신장, 부신, 지방 조직 및 생식 기관을 포함하는 다양한 말초 조직에서 검출되었다 30-33, 주변에서 orexin 신호 전달에 대한 역할에 대한 기능적 증거는 드뭅니다.
최근의 연구에 따르면 쥐에서 Oxr1을 발현하는 세포가 streptozotocin (STZ)에 의한 췌장의 췌장 고지혈증으로 인해 증가하고 글루카곤과 공존하는 것으로 나타났다34. 더욱이, 절단 된 카스파 제 -3는 랑크에서 OxR1와 면역 화학적으로 공 - 위치한다. 반면에 orexin이 결핍 된 동물은 야생형 동물보다 저혈당과 내당능이 감소되었다. 이러한 결과는 췌장에서 OxR1를 통한 orexin 신호 전달이 베타 세포의 세포 사멸과 STZ 치료에 대한 당뇨병 발병에 기여할 수 있음을 시사한다. 연결이 약하지만,이 효과가 위에서 언급 한 Funato, et al.의 관찰을 설명 할 수 있다고 OxR1의 유전 박피가 고지방식이로 인한 고혈당과 고 인슐린 혈증을 예방한다고 설명 할 수 있습니다8.
오렉신 시그널 캐스케이드
orexin 신호가 생리적 인 수준에서 집중적으로 연구되었지만 orexin 호르몬이 수용체에 결합함으로써 유발되는 세포 내 사건을 특성화하는 데 더 적은 노력이 기울여왔다. 호르몬의 수용체에 대한 결합은 칼슘의 유입을 유발하고, 이는 Erk의 활성화와 결합하는 것으로 알려져있다 35. 수용체는 또한 세포 내 칼슘 저장을 방출하는 phospholipase C (PLC) 매개 경로에 커플 링한다.
orexin 신호 전달에 의해 유발 된 유전자 전사 프로그램에 대한 가장 철저한 분석은 2007 36. 이 연구는 OxR293을 안정적으로 발현하는 HEK1 세포에서 강하게 위 또는 아래로 조절되는 유전자를 확인하기 위해 전지구 적 유전자 발현 프로파일 링을 사용했다. orexin 자극 후 2 시간과 4 시간 모두에서 260 유전자가 상향 조절되었고 64이 2 배 이상 하향 조절되었다. 유전자 주석은 고도로 조절 된 유전자의 약 절반이 세포 성장 (30 %) 또는 대사 (27 %)에 관여 함을 나타냅니다. 상업적 Ingenuity 프로그램을 사용하는 경로 분석은 몇 가지 경로가 orexin 신호 전달에 의해 조절되는 것으로 나타났다.그림 1). 표준 TGF-β / Smad / BMP, FGF, NF-kB 및 저산소 신호 전달 경로가 가장 두드러졌다. 이 연구는 산소가 정상적인 조건에서 배양 된 이래로이 연구에서 이상한 "히트"였던 저산소 경로에 대해 상세히 집중했다. 그럼에도 불구하고 저산소증에 반응하여 상승하는 것으로 알려진 저산소 - 유도 성 인자 1-α (HIF-1α) 전사 인자 및 많은 표적 유전자가 오렉신 처리에 의해 고도로 유도되었다. HIF-1α 작용이 가장 잘 연구 된 저산소 암 세포에서 HIF-1β와 결합하여 세포 대사를 재 프로그래밍하는 이종이 량체 전사 인자 (HIF-1)를 형성합니다37. 특히, 이러한 현상과 관련된 거의 모든 유전자의 결합 부위 상류에 포도당 유입 및 해당 분해 (glycolysis)를 대량으로 증가시킨다. 저산소 세포에서 HIF-1는 아세틸 -CoA 로의 전환 및 TCA 순환 및 산화성 인산화로의 전환보다는 락토 올 생산에 피루 베이트 (glycolylysis)의 생성물을 션트 (shunt)시키는 역할을합니다. 이것은 적어도 부분적으로 HIF-1에 의해, 피루브산 염의 전환을 매개하는 효소 인 락 테이트 탈수소 효소 A (LDH-A)뿐만 아니라 피루 베이트 탈수소 효소 kinas의 발현의 상향 조절에 의해 이루어진다 ( PDHK)는 PDH를 불활 화하는데, 이는 피루브산이 아세틸 Co-A로 전환되는 것을 매개하는 효소이다 그림 2). 그러나 놀랍게도 orexin으로 처리 한 세포는 TCA 사이클과 산화 적 인산화를 통해 대부분의 대사 플럭스를 밀어내는 것처럼 보였다 36ATP의 생산이 강력하게 강화되고, 아마도 이들 경로의 활성화에 수반되는 다른 생합성 중간체가 될 것이다. 오렉신 시그널링과 저산소증이 HIF-1α 활성을 어떻게 자극 할 수 있는지는 알려져 있지 않지만 저산소 상태에서이 전사 인자에 의해 일반적으로 활성화되는 유전자의 일부만이 오렉신 처리 세포에서 활성화된다.
야생형 또는 OxR1 녹아웃 마우스로부터 얻은 시상 하부 절편의 평행 연구는 일반적으로 이러한 결론에 동의하고, 관찰 된 효과가 오렉신 신호의 결과임을 확인했다 36. 어떤면에서이 결과는 생리적 수준에서 orexin 생물학에 대한 우리의 이해에 수수께끼를 설명한다는 점에서 매력적이다. 우리가 깨어있는 상태를 높은 연결성 대사 활동과 동일시하는 것이 합리적인 것처럼 보이면 뇌가 낮은 포도당 수준에서 목욕 될 때 이것이 일어날 것이 이상합니다. 그러므로, 깨어 있음이 포도당 섭취 및 처리의 효율을 증가시키는 메커니즘을 통해이 상황을 무시할 것을 요구한다는 것은 약간의 의미가 있습니다. orexin이 중재하는 세포 대사의 상향 조절은 증가 된 에너지 소비 및 고지방식이 유도 성 비만에 대한 내성의 관찰과 일치하는 것으로 보인다 8. 그러나,이 연구는 OxR1 표현 세포와 야생 형 또는 OxR1 녹아웃 마우스에서 얻은의 연결 조각에 초점을 기억하는 것이 중요합니다. 위에서 언급 한 바와 같이식이 요법으로 인한 비만에 대한 주의력과 저항성은 현재 OxR2 매개 신호 전달의 효과가 더 크다고 생각됩니다. 관찰 된 경로가 보상 행동 및 OxR1 매개 시그널링이 지배적으로 보이는 다른 프로세스와 더 관련이있을 수 있습니다. 이러한 문제를 해결하기 위해 다양한 세포 유형과 조직에서 훨씬 더 많은 작업이 필요할 것입니다. 그러나 orexin 신호 전달이 에너지 대사의 중요한 조절 자라는 생각은 미래 연구를 안내 할 흥미로운 모델입니다.
orexin 신호는 암에서 중요합니까?
orexin 시그널링이 포도당 섭취를 터보 차지할 수 있다는 사실은 분열 세포 및 암에 대한 세포 증식과 관련이 있음을 시사한다. 그러나, 상기 논의 된 결과는 오렉신이 산화 에너지 대사를 자극 할 수 있다는 것을 나타낸다 36, 많은 암세포가 그들의 대사의 대부분을 위해 혐기성 분해 작용을 사용한다 38. 하나의 가능성은 산화 대사를 사용하는 암세포가 자기 분비 또는 증식을 자극하기 위해자가 분비 또는 파라 크린 (paracrine) 방식으로 오렉신 시그널링을 이용할 수 있고, 그렇다면 오렉신 수용체 길항제가 흥미로운 치료법이 될 수 있다는 것이다. 반면에 orexin 시그널링이 TCA와 산화성 인산화 경로를 통해 대사성 플럭스를 강제로 혐기성 분해 작용을 희생 시키면이 경로의 활성화는 분해성 생활 방식에 "중독 된"종양 세포에 독성을 나타낼 수있다.
암세포에서 orexin 신호 전달의 역할에 대한 몇 가지 징후가 있으며 위의 분석에서 예측할 수 있듯이 orexin 신호 전달의 효과는 여러 종류의 암세포에서 서로 다른 것처럼 보입니다. 예를 들어, orexin은 인간 대장 암, 신경 모세포종 세포 및 쥐 췌장 종양 세포에서 세포 사멸을 유도하여 세포 성장을 억제한다 39. 한편, OxR1 및 OxR2의 발현은 정상적인 부신 피질보다 선종에서 더 높다. 오렉신 A 및 B는 이들 세포에서 세포 증식을 자극 할 수 있고, 그 효과는 정상적인 부 신피질 세포보다 배양 된 선종에서 더 현저 하였다 40. 이 보고서가 흥미 롭지 만, 암에 대한 orexin 신호 전달의 중요성에 대한 우리의 이해는 초기 단계에 있으며 신호 전달 경로의 orexin 수용체 또는 downstream effector가 암 화학 요법의 실행 가능한 표적인지 여부를 결정하는 데 훨씬 많은 작업이 필요할 것입니다 .
오렉신 시그널링의 약리학 적 조절
위에서 검토 한 생물학은 orexin 신호 전달의 작용제, 길항제 및 증강 인자가 임상 적으로 중요한 관심의 대상이 될 수 있음을 시사한다. 예를 들어, orexin 생산의 결핍에 의한 narcolepsy 및 cataplexy의 치료는 orexin 수용체 작용제를 사용하여 치료할 수 있어야합니다. 다른 한편, 중독성 행동은 orexin 수용체 길항제를 사용하여 치료할 수 있어야합니다. 다이어트에 의해 유도 된 비만과 당뇨병은 오렉신 수용체 작용제 또는 아마도 알로 스테 릭 포 텐티에이터 중 하나와 싸울 수 있습니다. 몇몇 주요 제약 회사는 orexin 수용체를 표적으로하는 분자의 개발을 착수했습니다 41.
오렉신 수용체 길항제
뇌에서의 orexin 신호 전달은 각성을 촉진하기 때문에이 경로의 약리학 적 봉쇄가 졸음을 가져와 오렉신 수용체 길항제가 불면증 치료에 유용한 약물이 될 수 있다고 판단한다. 그러나, 주요 관심사는 발성 장애의 유도 일 것입니다. 사실, 치료 학적으로 유용한 orexin 수용체 길항제의 개발에있어 중심적인 질문은 orexin 수용체의 일시적인 약리학 적 억제가 만성 오렉 신 결핍증의 narcoleptic 및 cataplectic 표현형을 phenocopy하게하는지 여부이다.
지금까지 이용 가능한 전임상 및 임상 데이터는 그 대답이 "아니오"라고 주장한다. 대부분의 데이터는 Almorexant (그림 3; ACT-078573로도 알려짐)는 Actelion Pharmaceuticals에서 불면증 치료를 위해 개발 중이다. Almorexant는 구강 내에서 사용 가능한 tatrahydroisoquinoline이며 OxR1와 OxR2에 강력하게 대항합니다. Actelion은 Almorexant 또는 고전 GABA 수용체 작용제 인 zolpidem으로 쥐, 개 및 인간 대상자를 성공적으로 치료 한 2007 초기 연구를 발표했다 19. Almorexant는이 연구에서 안전하고 잘 견디는 것으로 나타났습니다. 그것은 수면의 주관적이고 객관적인 생체 신호를 유발했다. 쥐 실험에서, Almorexant는 비 REM 및 REM 수면을 유도한다는 것이 입증되었습니다. 이것은 졸핌이 REM 수면을 유도하지 않는다는 점에서 중요합니다. 중요한 것은 실험 동물이나 사람의 환자에서 cataplexy의 흔적이 관찰되지 않았다는 것이다.
2009이 끝날 무렵, Actelion은 1 차 만성 불면증 환자를 대상으로 2 주간 성인 및 노인 환자를 대상으로 대규모 3 상 임상 시험을 완료했다고 발표했습니다. 이 회사는 여러 가지 2 차 평가 항목 (위약에 비해 Almorexant의 탁월한 효과)이 충족 된 임상 시험의 1 차 평가 항목이 충족되었다고 주장합니다 ( http://www1.actelion.com/en/our-company/news-and-events/index.page?newsId=1365361). 그러나 보도 자료의 비밀스런 라인은 "... 장기간 3 상 연구에서 추가 평가 및 평가가 필요한 특정 안전 관찰이 이루어졌다"고 말하면서 데이터가 이용 가능할 때 이것이 의미하는 것이 무엇인지 아는 것은 흥미로울 것입니다.
Almorexant는 tatrahydroisoquinoline으로 시작된 광범위한 개발 프로그램의 결과였습니다 1 (그림 3) 42. 이 화합물은 높은 수준의 사람 OxR1 또는 OxR2를 발현하는 중국 햄스터 난소 (CHO) 세포에서 FLIPR- 기반 칼슘 분석을 사용하여 고효율 스크린으로부터의 주요 히트로서 나타났다. 화합물 1 OxR1에 대해 상당히 선택적입니다. 사실,이 약용 프로그램은 여러 가지 강력한 화합물을 생산했는데 그 중 일부는 이중 수용체 길항제 였고 일부는 OxR1 또는 OxR2의 합리적 선택성 억제제였다 ( 그림 3). 선택도 (degree of degree)에서 꽤 큰 스윙은 적당한 구조 변화의 결과로 관찰되었다. 예를 들어, "왼쪽 위"방향족 고리의 메톡시기 중 하나의 치환은 1 이소 프로필 에테르로 처리 한 결과, 완전히 OxR1 특이 적 길항제가 생성되었다. 또 다른 흥미로운 대조는 화합물 3이는 OxR2에 대해 다소 선택적이지만, 이중 길항제 인 Almorexant와 많은 구조적 특징을 공유합니다. 불행히도, orexin 수용체에 대한 구조적인 데이터가 없으므로이 선택성의 분자 적 기초는 알려져 있지 않습니다.
테트라 하이드로 이소 퀴놀린은보고 된 유일한 오렉신 수용체 길항제와는 거리가 멀다. 예를 들어, Actelion은 sulfonamides 4 및 5, 이들은 각각 강력한 이중 및 OxR2 선택적인 길항제이다 (그림 4) 43. 고도로 변형 된 글리신 코어를 포함하는 구조의 검사를 통해, 테트라 히드로 이소 퀴놀린 및 술폰 아미드가 수용체상의 중첩 부위를 차지할 수 있다고 결론 내릴 수 있지만, 우리가 아는 한, 이것은 시험되지 않았다.
GSK는 첫 번째 오렉신 수용체 길항제 인 SB-334867 44-46 (그림 5), OxR1에 대해 상대적으로 선택적이며 orexin 생물학을 연구하는 연구 실험실에서 가장 일반적으로 사용되는 "도구 화합물"로 남아있는 화합물. 그들은 또한 SB-334867의 상대적으로 먼 친척을보고했다. 6, 두 수용체 모두에 대해 훨씬 더 우수한 효능을 갖는 프롤린 단위를 포함하지만, 적절한 OxR1 선택성을 유지함. 47. 그것은 추측되어졌다. 6 GSK가 SB-674042라고 불리는 불면증 치료를위한 임상 실험에 들어간 비공개 구조의 화합물의 친밀한 관계 일 수있다. 41. GSK는이 화합물을 2007의 2 상 임상 시험으로 진행한다고 발표했으나 우리가 아는 한 더 이상의 임상 자료는 발표되지 않았다.
머크 팀은 프롤린 함유 오렉신 수용체 길항제를 개발했습니다 48. 화합물 7 (그림 5)은 높은 처리량의 스크린에서 나타나 OxR2에 대한 우수한 in vitro 효능과 OxR1에 대한 겸손한 활성을 나타내지 만 생체 내에서 빈약 한 혈액 뇌 장벽 침투를 나타냈다. 이것은 P 당 단백질의 기질 인 것으로 밝혀졌습니다. 그들은이 문제가 벤즈 이미 다졸 질소의 메틸화에 의해 개선 될 수 있다는 것을 발견했다. 41, 48. 화합물 8, 이는 또한 분자의 "오른쪽 위"사분면에있는 피롤 부분이 아닌 페닐 고리를 포함하고 있으며 우수한 혈액 뇌 장벽 침투로 강력한 이중 수용체 길항제입니다. 8 쥐에서 활성화 된 것으로 나타났다.
다른 제약 회사들은 orexin 수용체에 대한 시험관 내 활성을 가진 몇 가지 화합물을보고했으나 여기서는 검토하지 않을 것입니다.
수면 보조제로 개발되는 동일한 화합물이 만성 중독의 치료에도 유용 할 수 있다고 추측하는 것은 유혹스러운 일이지만,이 치료법의 명백한 부작용은 이중 수용체 길항제 인 경우 대상을 졸린 상태로 만들 것입니다. 그러나 중독성 행동에서 orexin 신호 전달의 역할에 대한 발견은 상대적으로 최근이며, 우리가 아는 한이 적응증에 대해 위에 논의 된 화합물을 사용하여 임상 실험을 시작하지 않았습니다.
오렉신 수용체 아고 니스트 및 보강제
위에서 언급했듯이 야나기사와 (Yanagisawa)와 동료 연구자들은 기생충이 오렉신 수용체 작용제로 치료 가능해야한다는 동물 모델의 원리 증명을 제공했다 18. 그들은이 연구에서 수정 된 오렉신 펩타이드를 사용했다. 흥미롭게도, 우리의 지식을 최대한 발휘할 수있는 비 펩타이드 작용제는 아직보고 된 바 없다. 수용체 길항제에 대한 많은 양의 연구를 고려하면 그러한 화합물에 대한 스크린이 수행되지 않았다고 상상하기가 어렵습니다. 따라서 이것이 강력한 이유가 분명하지는 않지만 강력한 항진제는 찾기가 어렵습니다.
아주 최근에, orexin 수용체의 첫 번째 양성 알로 스테 릭 증감 제, 9 (그림 6)이 확인되었습니다. 이 화합물은 펩 토이 드 기반 오렉신 수용체 길항제의 효능을 증가시키는 것을 목적으로하는 겸손한 의약 화학 캠페인 중에 우연히 발견되었다 49. 펩 토이 드 10 OxR1를 발현하거나 그렇지 않으면 동일한 세포가 상이한 착색 된 염료 (각각 적색 및 녹색)로 표지되고 유리 슬라이드 상에 고정화 된 수천 개의 펩 토이 드를 표시하는 마이크로 어레이에 혼성화 된 스크린에서 동정되었다. 선택적으로 OxR1- 발현 세포를 결합하는 화합물은 그 자리에 포획 된 형광 염료의 높은 적색 : 녹색 비에 의해 동정되었다 (참고 문헌 1 참조). 50 이 방법론의 개발을 위해). 사르코 신 스캔 실험 51 분자 내에 존재하는 9 개의 측쇄 중 단지 2 개만이 수용체 - 발현 세포에 결합하는데 필수적이라는 것을 밝혀냈다 ( Fig. 6). 화합물의 합성 및 분석 11 이는 수용체 결합에 대한 "최소 약전 세포 (pharmacophore)"임을 확인했다. 11 IC를 이용한 두 orexin 수용체의 매우 약한 길항제이다50 시험 관내에서 단지 약 300 μM이다.
의 구조 11 Almorexant와의 약한 유사성을 제안하는 것으로 보였다.그림 6) 화합물은 글리신 단위에 부착 된 피 페로 닐 고리를 함유하는 반면, 피 페로 닐 대신 디메 톡시 베 닐 고리를 갖는 거의 동일한 단위가 Almorexant에 존재한다는 점에서 다르다. 이 모델을 가이드로 사용하여 11 탄화수소 단위가 환원성 아미 노화를 통해 아민 질소에 첨가 된 합성 된 화합물이다. 벤질 유도체, 12, 방향족 고리와 질소 사이에 추가적인 메틸렌이 또한 삽입되어 있었지만, 여전히 약간의 효능이 있었음에도 불구하고 훨씬 향상된 길항제임이 밝혀졌다.Fig. 6), 모델이 정확할 수도 있음을 시사합니다. 펩 토이 드 유도체 12 및 Almorexant가 수용체에 결합하기 위해 서로 경쟁하는 것은보고되지 않았다.
추가 최적화 노력 동안, 화합물 9 합성되었다. 12 피페로 닐 고리가 2 개의 메 톡시 단위까지 개방되고 화합물 내에 존재하는 글리신 질소와 방향족 고리 사이의 단일 메틸렌 연결기 10 복원되었습니다. 놀랍게도, 9 세포 배양 분석에서 OxR1에 길항하지 않지만 오렉신 의존성 리포터 유전자의 발현을 약간 증가시키는 것으로 나타났다. 따라서, 낮은 orexin 농도 (EC20 호르몬의 결과) 명확하게 입증 된 결과 9 수용체의 오렉신 - 매개 된 활성화의 양의 증가 제이다. 이 호르몬 농도에서, 9 EC를 전시했다.50 약 120 nM. 어 세이가 potentiator의 포화 수준에서 수행되었을 때 9 오렉신 수준을 적정 한 결과, EC50 의 오렉신 (orexin)은 약 4 배 감소하였고 리포터 유전자 발현의 최대 수준은 포화 수준의 오렉신 (orexin)에 의한 것보다 약 3 배 더 큰 것으로 나타났다. 유사한 결과가 OxR2을 발현하는 세포를 사용하여 실험 한 결과, 9 이중 수용체 증강 인자이다.
첫 번째 오렉신 수용체 증강 인자의 발견은 항 비만 / 당뇨병 치료제로서의 가능성이있는 분야에 잠재적으로 흥미로운 것입니다 8그러나 현재까지는 생체내에서 이 화합물을 사용하여 실험이보고되었다. 위에서 언급했듯이, Yanagisawa는 펩타이드 기반 오렉신 수용체 작용제가식이 유도 성 비만과 설치류에서 II 형 당뇨병의 발달을 차단한다는 것을 보여 주었다 8. 이 동물들과, 아마도 영양이있는 사람은 여전히 정상 수준의 orexin 호르몬을 발현하기 때문에, 긍정적 인 증감제는 이러한 개체에서 호르몬의 유리한 자연적 작용을 자극하는 데 유용 할 수 있습니다. 물론, 영향을받는 사람들은 거의 또는 전혀 오렉신을 생산하지 않기 때문에 강화 작용제는 기면증의 치료에 관심이 없을 것입니다.
요약
신경 펩타이드 orexin과 그것의 동족 수용체가 수유, 수면, 에너지 소비, 보상 추구 및 다양한 다른 행동을 조절하는 데 중심적인 역할을한다는 것은 이제 분명합니다. 오렉신 시그널링으로 인한 세포 내 사건에 대해서는 알려진 것이 거의 없다. 분명히 orexin 신호 전달의 약리학 적 조작에 의학적으로 큰 약속이 있으며 수많은 제약 회사와 학술 연구소가이 분야에서 적극적인 프로그램을 운영하고 있습니다. 그런 화합물이 아직 병원에 없지만 강력한 이중 orexin 수용체 길항제 Almorexant는 불면증 치료를위한 성공적인 임상 3 상을 성공적으로 완료했습니다. 아직까지, 어떠한 오렉신 수용체 작용제도보고되지 않았다. 앞으로 몇 년 동안이 분야에서 많은 활동이있을 것으로 보입니다.
감사의
이 검토에서 기술 된 우리 실험실의 연구는 NIH (P01-DK58398)로부터의 교부금과 국립 심장 폐 및 혈액 연구소 (N01-HV-28185)로부터의 계약에 의해 뒷받침되었다.
참고자료
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