TRPM8拮抗薬としてのβ-ラクタム誘導体の合成、ハイスループットスクリーニングおよび薬理学的特性

三叉神経および背側根神経節で高度に発現している哺乳類の過渡受容体潜在的なメラスタチンチャネル8（TRPM8）は、冷却感覚を媒介し、いくつかの種類の神経障害性疼痛と癌に特徴的な寒冷過敏症に重要な役割を果たします。その結果、TRPM8の選択的で強力なリガンドの識別は非常に興味深いものです。ここでは、β-ラクタム中央足場を持つ一連の化合物が、TRPM8変調の薬物フォローの要件を調査する準備を整えました。構造活性の研究は、強力なβ-ラクタムベースのTRPM8ブロッカーの最小要件は、R1、R2、R3、R5の疎水性グループ（ベンジルまたはT BU）および短いN-アルキル鎖（≤3炭素）の疎水性グループであることを示しています。フォーカスライブラリ（41および45）の最良の化合物は、電気生理学アッセイでそれぞれ46 nmと83 nmのIC50値を示しました。これらの化合物は、TRPM8活性化のすべてのモダリティ、つまりメントール、電圧、温度を選択的にブロックしました。TRPM8の相同性モデルを使用した分子モデリング研究では、疎水性相互作用のネットワークを含む2つの推定結合部位を特定し、閉じた状態の安定化によるネガティブアロステリック変調を示唆しました。したがって、これらのβ-ラクタムは、TRPM8アロステリックモジュレーターを進化させるための新しい薬物学型足場を提供し、TRPM8チャネル機能障害を治療します。

The mammalian transient receptor potential melastatin channel 8 (TRPM8), highly expressed in trigeminal and dorsal root ganglia, mediates the cooling sensation and plays an important role in the cold hypersensitivity characteristic of some types of neuropathic pain, as well as in cancer. Consequently, the identification of selective and potent ligands for TRPM8 is of great interest. Here, a series of compounds, having a β-lactam central scaffold, were prepared to explore the pharmacophore requirements for TRPM8 modulation. Structure-activity studies indicate that the minimal requirements for potent β-lactam-based TRPM8 blockers are hydrophobic groups (benzyl preferentially or t Bu) on R1, R2, R3 and R5 and a short N-alkyl chain (≤3 carbons). The best compounds in the focused library (41 and 45) showed IC50 values of 46 nM and 83 nM, respectively, in electrophysiology assays. These compounds selectively blocked all modalities of TRPM8 activation, i.e. menthol, voltage, and temperature. Molecular modelling studies using a homology model of TRPM8 identified two putative binding sites, involving networks of hydrophobic interactions, and suggesting a negative allosteric modulation through the stabilization of the closed state. Thus, these β-lactams provide a novel pharmacophore scaffold to evolve TRPM8 allosteric modulators to treat TRPM8 channel dysfunction.