Garķēžu acilkarnitīni kardiovaskulārajās saslimšanās: jauni zāļu mērķi un diagnostiskās iespējas

Projekta Nr.
1.1.1.1/20/A/009
Projekta zinātniskais vadītājs
Prof. Maija Dambrova
Projekta īstenošanas laiks
01.01.2021. – 30.11.2023.
Projekta īstenošanas vieta
Latvijas Organiskās sintēzes institūts, Aizkraukles iela 21, Rīga
Projekta kopējās izmaksas
800 219,02 EUR
Projekta kopējās attiecināmās izmaksas
779 219,02 EUR (ERAF finansējums: 490 907,98 EUR; privātais finansējums 288 311,04 EUR)

Projekta mērķis ir atrast jaunu uz mitohondrijiem mērķētu zāļu kandidātvielu sirds un asinsvadu slimību ārstēšanai, izmantojot inhibētu trimetillizīna dioksigenāzes (TMLD; EC 1.14.11.8) aktivitāti un pazeminātus garķēžu acilkarnitīnu (LCAC) līmeņus.

Projekta sākumpunkts ir mūsu nesen izstrādātā trimetillizīna hidroksilāzes, epsilona izgrieztā gēna (TMLHE KO) eksperimentālā modeļa peles, kurām sirdis un mitohondriji ir aizsargāti pret išēmijas-reperfūzijas bojājumiem un miokarda infarktu, un tām ir mazāka nosliece uz augstu tauku diētas izraisītu insulīna rezistenci.Projekta īstenošana paredz jaunu lizīna atvasinājumu sintēzes metožu izstrādi, ar struktūras-aktivitātes attiecību pētījumiem virzītus meklējumus zāļu kandidātvielai, kas būtu pirmais līdz šim atklātais TMLD inhibitors, kā arī acilarnitīnu profila analīzi klīniskajos paraugos. 

Šī projekta rezultātā iegūtie eksperimentālie un teorētiskie atklājumi veicinās izpratni par paaugstinātu LCAC līmeņu patofizioloģisko nozīmi, TMLD inhibitoru kā LCAC līmeņu pazeminošu līdzekļu darbības mehānismu, un veidos pamatu jaunu uz mitohondrijiem mērķētu zāļu izstrādei sirds un asinsvadu slimību ārstēšanai.

Publicēts 02.03.2021.

Paveiktais laika periodā no 01.01.2021. līdz 31.03.2021.
Izstrādāta sintēzes metodoloģija, lai iegūtu lizīna atvasinājumus ar modificētiem amonija aizvietotājiem: Viljama reaģenta alkilēšana ar dijodbutānu, kam seko iegūtā starpsavienojuma reakcija ar amīnu un secīga aizsarggrupas eliminēšana. Uzsākts darbs pie mērķsavienojumu sintēzes, kurus plānots iegūt kā L- un D-izomērus. Tiek izstrādāta metode sintezēto savienojumu aktivitātes pārbaudēm in vitro. Publicēts: 01.04.2021.
Paveiktais laika periodā no 01.04.2021. līdz 30.06.2021.
Lai izstrādātu jaunas trimetillizīna dioksigenāzes (TMLD) inhibitoru molekulas saskaņā ar struktūras-aktivitātes pētījumu rezultātiem, sintezēti 20 savienojumi, kam tiek pārbaudīta TMLD aktivitāte izstrādātajā in vitro testā, ar UPLC/MS/MS metodi mētot trimetillizīna hidroksilēšanos. Atsevišķi jaunie savienojumi inhibē TMLD mazmikromolārā koncentrāciju diapazonā. Uzsākti eksperimenti, pētot garķēžu acilkarnitīnu lomu insulīna rezistences attīstībā augstas tauku diētas izraisītas aptaukošanās modelī. Publicēts: 01.07.2021.
Paveiktais laika periodā no 01.07.2021. līdz 30.09.2021.
Pabeigta izstrāde un pārbaude trimetillizīna dioksigenāzes inhibitoru aktivitātes noteikšanas metodei mērījumiem in vitro paraugos, nosakot trimetillizīna un hidroksitrimetillizīna koncentrācijas testa paraugos ar UPLC/MS/MS metodi. Uzsākta asins paraugu ņemšana no veseliem brīvprātīgajiem un diabēta pacientiem ar kardiovaskulārām komplikācijām, lai izstrādātu un pārbaudītu acilkarnitīnu profila mērījumu metodiku diagnostiskiem mērķiem klīniskajiem pielietojumiem. Publicēts 01.10.2021.
Paveiktais laika periodā no 01.10.2021. līdz 31.12.2021.
Turpinās trimetillizīna dioksigenāzes inhibitoru sintēze un aktivitātes pārbaude dažādās in vitro modeļsistēmās, kā arī acilkarnitīnu profila paraugu ņemšana no veseliem brīvprātīgajiem un diabēta pacientiem ar kardiovaskulārām komplikācijām. Uzsākti pētījumi insulta eksperimentālajā modelī, kas ļaus papildināt zināšanas par acilkarnitīnu lomu smadzeņu audos  fizioloģiskos apstākļos un neirosaslimšanu gadījumā. Publicēts: 04.01.2022.
Paveiktais laika periodā no 01.01.2022. līdz 31.03.2022.
Izstrādāta metode homolizīna atvasinājumu iegūšanai: vispirms veikta Viljama reaģenta alkilēšana ar 1,5-dijodpentānu, tad iegūtais starpsavienojums modificēts ar amīniem vai fosfīniem un secīgi eliminētas aizsarggrupas. Savienojumi attīrīti ar kolonnu hromatogrāfiju. Homolizīna atvasinājumu rindā iegūti 16 mērķsavienojumi kā L- un D-enantiomēri. Mērķsavienojumi tika raksturoti ar KMR un IS spektriem. Savienojumiem veikta arī elementanalīze un noteikts optiskās griešanas leņķis. Uzsākts darbs pie mērķsavienojumu sintēzes ar saīsinātu oglekļa atomu virkni. Turpinās sintezēto trimetillizīna dioksigenāzes inhibitoru aktivitātes pārbaude, kā arī acilkarnitīnu profila paraugu ņemšana no veseliem brīvprātīgajiem un diabēta pacientiem ar kardiovaskulārām komplikācijām. Uzsākta insulta eksperimentālajā modelī iegūto rezultātu apkopošana manuskriptā iesniegšanai starptautiskā zinātniskā žurnālā. Publicēts 04.04.2022.
Paveiktais laika periodā no 01.04.2022. līdz 30.06.2022.
Turpinās sintezēto trimetillizīna dioksigenāzes inhibitoru aktivitātes pārbaude, kā arī acilkarnitīnu profila paraugu ņemšana no veseliem brīvprātīgajiem un diabēta pacientiem ar kardiovaskulārām komplikācijām. Lielākā daudzumā (170 mg) sintezēts savienojums ar labāko trimetillizīna dioksigenāzes inhibitoro in vitro aktivitāti un uzsāktas tā in vivo pārbaudes. Uzsākti in vivo eksperimenti, lai noskaidrotu acilkarnitīnu lomu sepses apstākļos. Publicēts 04.07.2022.
Paveiktais laika periodā no 01.07.2022. līdz 30.09.2022.
Sagatavota un iesniegta projekta ieviešanas vidusposma atskaite. Turpinās jaunu savienojumu sintēzes un aktivitātes testēšanas programma, kā arī  acilkarnitīnu profila paraugu ņemšana no veseliem brīvprātīgajiem un diabēta pacientiem ar kardiovaskulārām komplikācijām (kopumā iegūti un analizēti 273 cilvēka asins paraugi no 60 subjektiem – veseliem brīvprātīgajiem un pacientiem ar diabētu; glikozes tolerances testa laikā paraugu ņemšana ietver vairākus laika punktus). Tālākai sintezēto savienojumu izpētei uzsākta testēšanas modeļa izstrāde, kas ļaus padziļināti pētīt gan trimetillizīna dioksigenāzes inhibitoro efektu, gan jauno vielu transportu šūnu eksperimentos. Publicēts: 04.10.2022.
Paveiktais laika periodā no 01.10.2022. līdz 31.12.2022.

Turpinās jaunu savienojumu sintēzes un aktivitātes testēšanas programma, kā arī  acilkarnitīnu profila paraugu ņemšana no veseliem brīvprātīgajiem un diabēta pacientiem ar kardiovaskulārām komplikācijām.

Uzsāktas sintezēto vielu pārbaudes mitohondriju funkcionalitātes testos.

Turpinās in vivo eksperimenti, lai noskaidrotu acilkarnitīnu lomu sepses apstākļos.

Uzsāktas darbības intelektuālā īpašuma aizsardzības pieteikuma sagatavošanai.

Publicēts: 04.01.2023.

Paveiktais laika periodā no 01.01.2023. līdz 31.03.2023.
  • Turpinās pētījumi eksperimentālajā aterosklerozes modelī pelēs un infarkta eksperimenti izolētas žurku sirds modelī.
  • Balstoties uz projekta rezultātiem, iesniegts īpašuma aizsardzības pieteikums: Trimetillizina hidroksilāzes (TMLH) inhibitori, nr.: LVP2023000017, iesniegts 20.02.2023.
  • Manuskripts par garķēžu acilkarnitīnu līmeņa samazināšanas stratēģiju eksperimentālajā insulta modelī: „Decreased long-chain acylcarnitine levels improve mitochondrial coupling efficiency and prevent ischemia-induced brain damage in rats”iesniegts izvērtēšanai starptautiskā žurnālā.
  • Projekta zinātniskā vadītāja M. Dambrova ar lekciju par acilkarnitīnu līmeņu pētījumiem dažādos eksperimentālajos modeļos Fatty Acid Energy Metabolites Acylcarnitines: How Much Is Too Much? piedalījās Rīgas Stradiņa Universitātes starptautiskajā zinātnisajā konferencē RSU Research Week 2023 sadaļā Knowledge for Use in Practice, Metabolism and Cardiovascular Diseases https://rw2023.rsu.lv/conferences/knowledge-use-practice
Publicēts: 04.04.2023.
Paveiktais laika periodā no 01.04.2023. līdz 30.06.2023.

Projekta ietvaros jaunsintezētais savienojums ir uzrādījis protektīvus efektus eksperimentālajā aterosklerozes un insulīna rezistences modelī pelēs un infarkta eksperimenti izolētas žurku sirds modelī.  

Projekta zinātniskā vadītāja M. Dambrova ar stenda referāta ziņojumu “Meldonijs: ietekmīgākās Latvijā radītās zāles” uzstājās IV Pasaules latviešu zinātnieku kongresa Zinātnes ietekmes sesijā (27.-29. jūnijs, Rīga, 2023), pārliecinoši parādot, ka jaunākie pētījumi par acilkarnitīnu lomu gūst arvien lielāku starptautisko atpazīstamību un iedvesmo jaunu terapiju un diagnostikas iespēju izstrādi nākotnē.

Publicēts:04.07.2023.

Paveiktais laika periodā no 01.07.2023. līdz 30.09.2023.
Projekta ietvaros jaunsintezētais savienojums ir uzrādījis protektīvus efektus eksperimentālajā nieru bojājuma modelī.  Atbildot uz recenzentu jautājumiem, veikti papildus eksperimenti insulta modelī, skaidrojot garķēžu acilkarnitīnu lomu mitohondriju funkcijas  bojājumā išēmijas apstākļos un jaunsintezēto vielu darbības mehānismā. Manuskripts pieņemts publicēšanai augsta līmeņa starptautiskā multidisciplinārā žurnālā Biomedicine & Pharmacotherapy, kas publicē klīniskās un eksperimentālās medicīnas un farmakoloģijas pētījumus: Zvejniece L, Svalbe B, Vavers E, Ozola M, Grinberga S, Gukalova B, Sevostjanovs E, Liepinsh E, Dambrova M. Decreased long-chain acylcarnitine content increases mitochondrial coupling efficiency and prevents ischemia-induced brain damage in rats. Biomed Pharmacother. 2023; 168:115803.
Publicēts: 04.10.2023.