Diseño racional de un Análogo Antipsicótico de segunda generación por medio de Modelos Predictivos QSAR y docking molecular, con síntesis, optimización y validación experimental del mejor candidato

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Resumen

La esquizofrenia es un trastorno mental que afecta el 1% de la población en Colombia y reduce la esperanza de vida de los pacientes en 20 - 30 años, principalmente por comorbilidades cardiovasculares y efectos adversos del tratamiento. Aunque los antipsicóticos de primera y segunda generación son efectivos, presentan limitaciones en términos de seguridad. En este estudio se diseñó y se planteó la síntesis de un análogo antipsicótico de segunda generación mediante el diseño de fármacos asistido por computadora (CADD), aplicando metodologías basadas en ligando (LBDD) y en estructura (SBDD). Se seleccionó la Ziprasidona (antipsicótico de segunda generación), sobre la cual se realizaron 115 modificaciones estructurales. El mejor candidato fue la molécula MM59, ya que presentó afinidades de -12,0 Kcal/mol hacia los receptores de dopamina D2 y serotonina tipo 5HT2A, con un IC<sub>50</sub> de 33,2 nM y 4,1 nM, respectivamente. Esta relación 8:1 evidenció una ligera selectividad hacia el receptor de serotonina tipo 5-HT2A, ya que se requiere una concentración aproximadamente ocho veces mayor para inhibir el 50% de la actividad del receptor D2 en comparación con el 5-HT2A, lo que se acompaña de un perfil de seguridad y toxicidad más favorable. La síntesis de la molécula MM59 se planteó a partir de dos análisis retrosintéticos, cada uno conformado por cuatro etapas. En el primer planteamiento, se logró avanzar en la reacción, aunque no se obtuvo el producto esperado. No obstante, en el segundo análisis retrosintético fue posible obtener la MM59 en tres etapas, optimizando el proceso sintético y alcanzando los compuestos intermedios. En conclusión, la MM59 mostró un perfil más seguro y selectivo hacia el receptor 5HT2A.

Descripción

Abstract

Schizophrenia is a mental disorder that affects 1% of the population in Colombia and reduces patients’ life expectancy by 20–30 years, mainly due to cardiovascular comorbidities and adverse effects of treatment. Although first- and second-generation antipsychotics are effective, they present safety limitations. In this study, the design and proposed synthesis of a second-generation antipsychotic analogue were carried out using computer-aided drug design (CADD), applying both ligand-based (LBDD) and structure-based (SBDD) methodologies. Ziprasidone (a second-generation antipsychotic) was selected as the reference molecule, on which 115 structural modifications were performed. The best candidate was the molecule MM59, which showed binding affinities of –12.0 kcal/mol toward dopamine D2 and serotonin 5-HT2A receptors, with IC₅₀ values of 33.2 nM and 4.1 nM, respectively. This 8:1 ratio demonstrated a slight selectivity toward the 5-HT2A receptor, since approximately eight times higher concentration was required to inhibit 50% of the D2 receptor’s activity compared to 5-HT2A, which is associated with a more favorable safety and toxicity profile. The synthesis of molecule MM59 was proposed based on two retrosynthetic analyses, each consisting of four stages. In the first approach, progress was made in the reaction, although the expected product was not obtained. However, in the second retrosynthetic analysis, MM59 was successfully obtained in three steps, optimizing the synthetic process and achieving the intermediate compounds. In conclusion, MM59 showed a safer and more selective profile toward the 5-HT2A receptor.

Palabras clave

QSAR, Docking molecular, Antipsicóticos, Esquizofrenia, Receptor D2, Receptor 5-HT2A

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