การออกแบบและสังเคราะห์โปรดรักส์เพื่อเพิ่มการผ่านเข้าสู่สมองโดยอาศัยโปรตีนขนส่ง large amino acid transporter 1 (LAT1)

โดย: น.ส.กชวรรณ สวัสดิมงคล ,น.ส.วาสน์วลี จุลเสน ปีการศึกษา: 2556 กลุ่มที่: 16

อาจารย์ที่ปรึกษา: จุฑารัตน์ พิมพ์ทนต์ , โอภา วัชระคุปต์ , จิระพรรณ จิตติคุณ ภาควิชา: ภาควิชาเภสัชเคมี

Keyword: โปรตีนขนส่ง, blood-brain barrier, prodrug, large amino acid transporter 1, LAT1, Blood-Brain Barrier, Prodrug, Large Amino acid Transporter 1, LAT1

บทคัดย่อ:
ความสามารถของยาในการผ่าน Blood-Brain Barrier (BBB) เข้าสู่สมองถือเป็นอุปสรรค สำคัญในการรักษาโรคทางสมอง เป็นผลให้นักวิจัยให้ความสำคัญกับกระบวนการทีจะเพิมการ ผ่านเข้าสู่สมองของยาโดยอาศัยโปรตีนขนส่ง ซึงโปรตีนขนส่งทีพบมากทีบริเวณ BBB และได้รับ ความสนใจเป็นอันมาก คือ โปรตีนขนส่งชนิด large amino acid transporter 1 (LAT1) จาก เหตุผลทีว่าโปรตีนขนส่งชนิด LAT1 แสดงศักยภาพในการขนส่งกรดอะมิโนทีมีโครงสร้างหลาก หลาย รวมทังP อนุญาตให้สารทีมีโครงสร้างคล้ายกับกรดอะมิโนสามารถลำเลียงผ่านโปรตีนขนส่ง ชนิด LAT1 ได้ ซึงจะรบกวนการขนส่งกรดอะมิโนทีจำเป็นต่อสมองเพียงชวั คราวเท่านันP จึงไม่เกิด ความเสียหายต่อสมองอย่างถาวร ดังนันP การพัฒนาระบบนำส่งยา (drug derivery system) ที จำเพาะต่อโปรตีนขนส่งชนิด LAT1 จะช่วยเพิมการผ่านเข้าสู่สมองของตัวยาได้อย่างจำเพาะและ ไม่รบกวนกระบวนการทีเกิดขึนP โดยปกติตามธรรมชาติของร่างกาย ในการศึกษาครังP นีมP ีวัตถุ ประสงค์ทีจะออกแบบยาในรูปแบบโปรดรักส์ (carrier-linked prodrugs) เพือเพิมการผ่านเข้าสู่ สมองของยาอย่างมีประสิทธิภาพ โดยการสังเคราะห์เชือมต่อยาตัวกับตัวนำส่ง (carrier) ทีแสดง ความชอบจับกับโปรตีนขนส่งชนิด LAT1 ผ่านตัวเชือมทีจะปลดปล่อยตัวยาออกมาหลังจากยา ผ่านเข้าสู่สมองแล้ว จากการประมวลผลรายงานการศึกษาก่อนหน้านีรP ่วมกับการตรวจสอบ ลักษณะการจับของกรดอะมิโนทีเป็นซับสเตรตตามธรรมชาติกับโปรตีนขนส่งชนิด LAT1 โดยวิธี โมเลกุลาร์ด็อกกิง (molecular docking) ทำให้เลือกกรดอะมิโนไทโรซีนทีถูกดัดแปลงโครงสร้าง (modified tyrosine) เป็นตัวนำส่งยา ในการศึกษาครังP นี P จากนันP ทำการสังเคราะห์เชือมต่อกับยา ต้นแบบโดยอาศัย ethylene diamine เป็นตัวเชือม (linker) ผ่านพันธะเอไมด์ (amide bond) สำหรับยาต้นแบบทีใช้เป็นสารเรืองแสง calcein และ calcein blue เพือให้ง่ายต่อการตรวจฤทธิY ทางชีวภาพ (bioassay) ในการวิจัยครังP นีทP ำสำเร็จถึงขันP ตอนการเชือมต่อโมเลกุลยาต้นแบบกับ ตัวเชือม แต่ยังไม่สามารถตรวจสอบเอกลักษณ์ของผลิตภัณฑ์ได้ หากงานวิจัยนีปP ระสพผลสำเร็จ คาดว่า สามารถนำระเบียบวิธิวิจัยทีได้จากการศึกษาในครังP นีไP ปประยุกต์ใช้เพือเพิมการผ่าน BBB โดยอาศัยโปรตีนขนส่งชนิด LAT1 ในการนำยาเข้าสู่สมองได้อย่างมีประสิทธิภาพ

abstract:
The ability of drugs across the blood-brain barrier (BBB) is a huge obstacle in the treatment of brain disease. Researchers, therefore, focus on the role of specific transporter system that can improve the ability of the therapeutic agents to penetrate through the BBB. One of most important transporter proteins that present in the BBB is a large amino acid transporter 1 (LAT1). LAT1 has a major role in transporting large neutral amino acids, including amino acid-related agents. Although it exhibits broad substrate selectivity, the LAT1-mediated transport of essential amino acids is only temporarily interrupted. Hence, the development of brain drug delivery system through LAT1 can effectively enhance therapeutic compounds entry into the brain without interfering in the natural physiological process. The purpose of this study is to design carrier-linked prodrugs for brain site-specific delivery by conjugation of model drug to the carrier that has high specificity and binding affinity to LAT1. Linker was chosen that allows the release of the active free drug once it entered into the brain. According to the previous relevant studies and the present investigation of amino acids and LAT1 interactions using molecular docking, the modified tyrosine residue was chosen as a drug carrier in this study. The benzene carboxylic acids group of modified tyrosine was then chemically linked to the carboxylic group of model drug via an ethylene diamine spacer. To be simple to interpret and easy to detect in bioassay, calcein and calcein blue were used as model drugs. Unfortunately, in the present study model drug was only successfully conjugate to the linker and structural elucidation was partially determined. If this study would have been accomplished, the outcome of the study could be potential useful for enhancing delivery of therapeutic agents to the brain via the BBB large neutral amino acid transporter.