MGLU5陽性アロステリックモジュレーターのメカニズムベースの神経毒性 - 有望な新規抗精神病薬標的に対する開発の課題

これまでの研究では、mGlu5 受容体の活性化が NMDA 受容体の機能を増強し、それによって統合失調症におけるグルタミン酸機能低下に対処する合理的なアプローチ、および新規の抗精神病薬開発の標的となる可能性があることが示唆されています。ここでは、5PAM523 (4-フルオロフェニル){(2R,5S)-5-[5-(5-フルオロピリジン-2-イル)-1,2,4-の in vitro 活性、in vivo での有効性、安全性プロファイルを報告します。オキサジアゾール-3-イル]-2-メチルピペリジン-1-イル}メタノン)、mGlu5 に選択的な構造的に新規なポジティブ アロステリック モジュレーター。ヒト mGlu5 受容体を発現する細胞では、5PAM523 は蛍光カルシウムアッセイにおいてグルタミン酸に対する閾値反応を増強しましたが、固有のアゴニスト活性はまったくありませんでした。5PAM523は、オルソステリックリガンドであるキスカル酸の結合を置換しなかったが、ネガティブアロステリックモジュレーターであるMPyEPと部分的に競合したことを示す結合研究によって示唆されるように、5PAM523はアロステリックモジュレーターとして作用する。インビボでは、5PAM523 はラットのアンフェタミン誘導性運動活動を逆転させました。したがって、インビトロおよびインビボデータの両方は、5PAM523が選択的mGlu5 PAMとして作用し、抗精神病薬様活性を示すことを実証している。副作用、特に神経毒性の可能性を研究するために、5PAM523 またはビヒクルで 4 日間治療したラットで脳の組織病理学的検査を実施しました。脳検査により、30 mg/kg および 50 mg/kg の用量で治療したラットにおいて、特に聴覚皮質および海馬において中等度から重度の神経壊死が明らかになりました。この神経毒性が 5PAM523 に特有のメカニズムであるかどうかを調べるために、他の 3 つの構造的に異なる選択的 mGlu5 PAM を使用して同様の安全性研究を実施しました。その結果、神経細胞死の同等のパターンが明らかになりました。最後に、5PAM523 を mGlu5 ノックアウト (KO) マウスと野生型 (WT) マウスでテストしました。１００ｍｇ／ｋｇの５ＰＡＭ５２３で４日間処置したｍＧｌｕ５ ＷＴマウスは、聴覚皮質および海馬において顕著な神経細胞死を示した。逆に、mGlu5 KO マウスは組織病理学によって神経細胞の喪失を示さなかった。このことは、mGlu5 機能の増強が 5PAM523 の毒性の原因であることを示唆している。この研究は、選択的アロステリック調節因子によるmGlu5機能の増強が神経毒性を引き起こすことを初めて明らかにした。

Previous work has suggested that activation of mGlu5 receptor augments NMDA receptor function and thereby may constitute a rational approach addressing glutamate hypofunction in schizophrenia and a target for novel antipsychotic drug development. Here, we report the in vitro activity, in vivo efficacy and safety profile of 5PAM523 (4-Fluorophenyl){(2R,5S)-5-[5-(5-fluoropyridin-2-yl)-1,2,4-oxadiazol-3-yl]-2-methylpiperidin-1-yl}methanone), a structurally novel positive allosteric modulator selective of mGlu5. In cells expressing human mGlu5 receptor, 5PAM523 potentiated threshold responses to glutamate in fluorometric calcium assays, but does not have any intrinsic agonist activity. 5PAM523 acts as an allosteric modulator as suggested by the binding studies showing that 5PAM523 did not displace the binding of the orthosteric ligand quisqualic acid, but did partially compete with the negative allosteric modulator, MPyEP. In vivo, 5PAM523 reversed amphetamine-induced locomotor activity in rats. Therefore, both the in vitro and in vivo data demonstrate that 5PAM523 acts as a selective mGlu5 PAM and exhibits anti-psychotic like activity. To study the potential for adverse effects and particularly neurotoxicity, brain histopathological exams were performed in rats treated for 4 days with 5PAM523 or vehicle. The brain exam revealed moderate to severe neuronal necrosis in the rats treated with the doses of 30 and 50 mg/kg, particularly in the auditory cortex and hippocampus. To investigate whether this neurotoxicity is mechanism specific to 5PAM523, similar safety studies were carried out with three other structurally distinct selective mGlu5 PAMs. Results revealed a comparable pattern of neuronal cell death. Finally, 5PAM523 was tested in mGlu5 knock-out (KO) and wild type (WT) mice. mGlu5 WT mice treated with 5PAM523 for 4 days at 100 mg/kg presented significant neuronal death in the auditory cortex and hippocampus. Conversely, mGlu5 KO mice did not show any neuronal loss by histopathology, suggesting that enhancement of mGlu5 function is responsible for the toxicity of 5PAM523. This study reveals for the first time that augmentation of mGlu5 function with selective allosteric modulators results in neurotoxicity.