A kutatási program indításakor a Merck diverz stratégia mellett kötelezte el magát. Egyrészt nagy áteresztőképességű tesztet (HTS) fejlesztett ki és alkalmazott a teljes vállalati vegyülettáron, másrészt az adott időpontban ismert DPP-4-inhibitorok alapján gyógyszerkémiai programot indított új, szabadalmaztatható vegyületek azonosítására (scaffold hopping). Harmadrészt viszont preklinikai erőfeszítéseitől függetlenül megvásárolta a Probiodrug akkor preklinikai fejlesztési stádiumban lévő DPP-4-antagonistáit. A gyakorló vegyészben jogosan merülhet fel a kérdés: miért vásároltak előrehaladott stádiumban lévő vegyületeket akkor, ha párhuzamosan saját kutatási programot is indítottak. Vajon konkurenciát jelent-e egy ilyen stratégia a preklinikai kutatás számára? Egyfelől persze igen, másfelől azonban ezek a vegyületek kiválóan alkalmasak a koncepció preklinikai validálására, az esetleges farmakológiai, toxikológiai, illetve fejlesztési kihívások azonosítására, röviden: a preklinikai és fejlesztési háttér megteremtésére. Ennek a stratégiának végül valóban kulcsszerepe lett a Merck-kutatás sikerességében.

 

A P32/98 vegyület egyszeri adagolás mellett egészséges önkéntesekben nem okozott komolyabb mellékhatásokat, növelte a GLP-1 fehérje koncentrációját és csökkentette a glükózszint változását étkezést, illetve direkt glükózbevitelt követően. Emellett a vegyület cukorbetegekben fokozta az inzulinelválasztást és javította a glükóztoleranciát. E biztató eredmények mellett a vegyület a négyhetes, patkányokban és kutyákban végzett nagy dózisú (többszáz mg/kg) hatósági toxikológiai vizsgálatokon is biztonságosnak mutatkozott. A Merck saját, kutyákon folytatott krónikus toxikológiai vizsgálataiban azonban az 5–6. héten a P32/98 már 25 mg/kg dózisban súlyos immunrendszeri és emésztőrendszeri mellékhatásokat okozott. Az allo-sztereoizomer ebben a vizsgálatban még a treo-formánál is toxikusabb volt, így végül mindkét vegyület fejlesztését leállították. A két hasonló farmakokinetikai és farmakodinámiás sajátságokkal rendelkező sztereoizomer toxicitásában mutatkozó jelentős különbség ugyanakkor arra engedett következtetni, hogy a toxikus mellékhatások feltehetően nem a DPP-4-gátlással vannak összefüggésben. Mivel a vegyületek in vitro farmakológiai profilja 170 receptor és enzim vonatkozásában tiszta volt, a toxikus hatások mögött álló mechanizmust célszerűnek látszott a DPP-4 enzim közvetlen rokonai között keresni. A QPP, DPP-8 és DPP-9 rokon fehérjéken végzett affinitási vizsgálatok rámutattak arra, hogy mindkét sztereoizomer hatékonyan gátolja a DPP-8 és DPP-9 enzimeket. A toxikológiai vizsgálatokat szelektív DPP-8/DPP-9, valamint szelektív DPP-4-inhibitorral megismételve egyértelművé vált, hogy a toxicitásért a DPP-8/DPP-9-gátlás a felelős. Így a Merck saját preklinikai kutatási programjában szelektív DPP-4-inhibitorok azonosítását tűzte ki célul.

 

A Merck „legjobb a csoportban” (best in class) stratégiája az izoleucil-tiazolidineknél hatékonyabb, az NVP-DPP728-nál jobb farmakokinetikai paraméterekkel rendelkező vegyületet jelölt meg célként. A Novartis-vegyületben található reaktív elektrofilnek számító aliciklusos nitrilfunkció toxikológiai kockázatát elemezve úgy döntöttek, hogy kiindulópontként csak olyan vegyület jöhet szóba, amely nem tartalmaz hasonló karakterű csoportot. Ennek a követelménynek felelt meg a Ferring cég ciklohexil-gliciltiazolidid vegyülete (4.10.12. ábra), amelynek módosításával a Merck kutatói in vitro hatékonyabb és szabadalmaztatható vegyülethez kívántak jutni.

 

A Ferring-vegyületből kiinduló, gyógyszerkémiai jellegű vezérmolekula-kereséssel párhuzamosan a korai optimalizálás ezen találatok környezetében indult meg.