関節リウマチおよび乾癬の潜在的な管理を求めて、次世代PDE4阻害剤を標的とする

免疫媒介炎症性疾患（IMIDS）は、さまざまな臓器や組織に影響を与える全身性炎症を特徴とする幅広い条件を含みますが、治療法は既知のものではありません。PDE4Dを介したホスホジエステラーゼ-4b（PDE4b）のアイソフォーム特異的阻害は、非選択的PDE4阻害剤に関連する副作用を最小限に抑えるIMIDの治療のための効果的な治療戦略を構成します。したがって、関節リウマチ（RA）および乾癬の効果的な管理のための次世代PDE4阻害剤として、新しいクラスのイソキノロン誘導体を報告します。シリーズの中で、8つの化合物、つまり1E、1L、1M、1N、1O、2M、2O、および3Oは、IC50〜1.4-6.2µmでin vitroで有望なPDE4B阻害（> 80％）を示しました。化合物1Lは最初のヒットとして特定され、さらなる研究のために追求されました。構造活性関係（SAR）によると、C-4位置のアリルグループはPDE4B阻害を改善しました。in vitro活性データと分子ドッキングを介して得られた結合親和性との相関は、PDE4Bへの高親和性結合がPDE4Bの効果的な阻害の前提条件であることを示唆しています。特に、HIT 1Lは、in vitroでPDE4DよりもPDE4Bに向けて選択性を示しました。さらに、完全なフロイントのアジュバント（CFA）によって誘導されたアジュバント誘発関節炎（AIA）ラットモデルでの1L治療（30mg/kg）は、足の腫れと体重を改善し、関節空間を絞り、過剰な免疫細胞を還元することにより抗関節炎の可能性を示しました。実験ラットの滑膜組織におけるTNF-αやIL-6などの炎症誘発性サイトカインのmRNA発現を減少させることに加えて、浸潤およびパンヌス形成。さらに、1Lは、IMQ誘発性乾性ケラチノサイトの高増殖状態とコロニーを形成する可能性を減少させました。1Lでこれらの細胞を処理すると、Ki67のタンパク質レベルと炎症誘発性サイトカインのmRNAレベルが著しく低下しました。IL-17AおよびTNF-αは、その強力な抗吸虫性の可能性を示唆しています。さらに、1Lは、試験濃度（1-100µm）およびNOAEL（非容赦ない逆効果レベル）でのゼブラフィッシュの系統的毒性（例えば、催奇形性、肝毒性、心ティオ毒性）の研究で評価された場合、有意な副作用を示さなかった。100µmであることがわかりました。したがって、in vitroおよびin vivoの両方で有望な抗炎症効果と、許容可能な安全マージンを伴うPDE4B選択性の両方で、1Lはさらなる研究のための新しい有望な阻害剤として浮上しました。

Immune-mediated inflammatory diseases (IMIDs) comprise a broad spectrum of conditions characterized by systemic inflammation affecting various organs and tissues, for which there is no known cure. The isoform-specific inhibition of phosphodiesterase-4B (PDE4B) over PDE4D constitutes an effective therapeutic strategy for the treatment of IMIDs that minimizes the adverse effects associated with non-selective PDE4 inhibitors. Thus, we report a new class of isoquinolone derivatives as next-generation PDE4 inhibitors for effective management of rheumatoid arthritis (RA) and psoriasis. Among the series, 8 compounds i.e. 1e, 1l, 1m, 1n, 1o, 2m, 2o and 3o showed promising PDE4B inhibition (>80 %) in vitro with IC50 ∼ 1.4-6.2 µM. The compound 1l was identified as an initial hit and was pursued for further studies. According to structure-activity relationship (SAR), an allyl group at C-4 position improved PDE4B inhibition. The correlation between in vitro activity data and binding affinities obtained via molecular docking suggested that the high-affinity binding to PDE4B is a prerequisite for the effective inhibition of PDE4B. Notably, the hit 1l showed selectivity towards PDE4B over PDE4D in vitro. Furthermore, 1l treatment (30 mg/kg) in the adjuvant-induced arthritis (AIA) rat model induced by complete Freund's adjuvant (CFA) demonstrated anti-arthritic potential via ameliorating paw swelling and body weight, narrowing joint space, reducing excessive immune cells infiltration and pannus formation in addition to reducing mRNA expression of pro-inflammatory cytokines such as TNF-α and IL-6 in synovial tissues of experimental rats. Additionally, 1l reduced the hyper-proliferative state and colony forming potential of IMQ-induced psoriatic keratinocytes. The treatment of these cells with 1l markedly reduced the protein levels of Ki67 and mRNA levels of pro-inflammatory cytokines e.g. IL-17A and TNF-α suggesting its potent anti-psoriatic potential. Furthermore, 1l did not show any significant adverse effects when evaluated in a systematic toxicity (e.g. teratogenicity, hepatotoxicity and cardiotoxicity) studies in zebrafish at the tested concentrations (1-100 µM) and the NOAEL (no-observed-adverse-effect level) was found to be 100 µM. Thus, with promising anti-inflammatory effects both in vitro and in vivo along with PDE4B selectivity with an acceptable safety margin, 1l emerged as a new and promising inhibitor for further studies.