Počas pandémie lekári používajú transfúzne monoklonálne protilátky (laboratórne produkované protilátky), aby pomohli pacientom bojovať proti infekcii COVID-19. Teraz sa vedci z UC Davis pokúšajú vytvoriť monoklonálne protilátky, ktoré by mohli pomôcť v boji proti chronickej bolesti. Cieľom je vyvinúť nenávykový mesačný liek proti bolesti, ktorý by mohol nahradiť opioidy.
Projekt vedú Vladimir Yarov-Yarovoi a James Trimmer, profesori na Katedre fyziológie a biológie membrán na Kalifornskej univerzite, Davis School of Medicine. Zostavili multidisciplinárny tím, ktorý zahŕňal veľa rovnakých výskumníkov, ktorí sa snažili premeniť jed tarantule na lieky proti bolesti.
Začiatkom tohto roka získali Yarov-Yarovoy a Trimmer grant vo výške 1,5 milióna dolárov od programu HEAL Národného inštitútu zdravia, čo je agresívny pokus o urýchlenie vedeckých riešení na potlačenie opioidovej krízy v krajine.
Kvôli chronickej bolesti sa ľudia môžu stať závislými na opioidoch. Národné centrum pre zdravotnú štatistiku Centra pre kontrolu chorôb odhaduje, že v roku 2021 dôjde v Spojených štátoch k 107 622 úmrtiam na predávkovanie drogami, čo je takmer o 15 % viac ako odhadovaných 93 655 úmrtí v roku 2020.
"Nedávne prelomy v štrukturálnej a výpočtovej biológii - použitie počítačov na pochopenie a modelovanie biologických systémov - položili základ pre aplikáciu nových metód na vytváranie protilátok ako vynikajúcich kandidátov na lieky na liečbu chronickej bolesti," povedal Yarov. Yarovoy, hlavný predstaviteľ ceny Sai.
„Monoklonálne protilátky sú najrýchlejšie rastúcou oblasťou farmaceutického priemyslu a ponúkajú mnoho výhod oproti klasickým liekom s malými molekulami,“ povedal Trimmer. Lieky s malými molekulami sú lieky, ktoré ľahko prenikajú do buniek. Sú široko používané v medicíne.
V priebehu rokov laboratórium spoločnosti Trimmer vytvorilo tisíce rôznych monoklonálnych protilátok na rôzne účely, ale toto je prvý pokus vytvoriť protilátku určenú na zmiernenie bolesti.
Hoci to vyzerá futuristicky, US Food and Drug Administration schválil monoklonálne protilátky na liečbu a prevenciu migrény. Nové lieky pôsobia na proteín súvisiaci s migrénou nazývaný peptid súvisiaci s génom pre kalcitonín.
Projekt UC Davis má iný cieľ – špecifické iónové kanály v nervových bunkách nazývané napäťovo riadené sodíkové kanály. Tieto kanály sú ako „póry“ na nervových bunkách.
„Nervové bunky sú zodpovedné za prenos signálov bolesti v tele. Potenciálne riadené sodíkové iónové kanály v nervových bunkách sú kľúčovými prenášačmi bolesti,“ vysvetľuje Yarov-Yarovoy. "Naším cieľom je vytvoriť protilátky, ktoré sa viažu na tieto špecifické prenosové miesta na molekulárnej úrovni, inhibujú ich aktivitu a blokujú prenos signálov bolesti."
Výskumníci sa zamerali na tri špecifické sodíkové kanály spojené s bolesťou: NaV1.7, NaV1.8 a NaV1.9.
Ich cieľom je vytvoriť protilátky, ktoré zodpovedajú týmto kanálom, ako napríklad kľúč, ktorý odomkne zámok. Tento cielený prístup je navrhnutý tak, aby blokoval prenos signálov bolesti cez kanál bez interferencie s inými signálmi prenášanými cez nervové bunky.
Problém je v tom, že štruktúra troch kanálov, ktoré sa snažia zablokovať, je veľmi zložitá.
Na vyriešenie tohto problému sa obracajú na programy Rosetta a AlphaFold. S Rosetta výskumníci vyvíjajú komplexné virtuálne proteínové modely a analyzujú, ktoré modely sú najvhodnejšie pre nervové kanály NaV1.7, NaV1.8 a NaV1.9. Pomocou AlphaFold môžu výskumníci nezávisle testovať proteíny vyvinuté spoločnosťou Rosetta.
Keď identifikovali niekoľko sľubných proteínov, vytvorili protilátky, ktoré by sa potom dali testovať na nervovom tkanive vytvorenom v laboratóriu. Ľudské skúšky budú trvať roky.
Výskumníci sú však nadšení z potenciálu tohto nového prístupu. Nesteroidné protizápalové lieky (NSAID), ako je ibuprofén a acetaminofén, sa musia užívať niekoľkokrát denne na zmiernenie bolesti. Opioidné lieky proti bolesti sa zvyčajne užívajú denne a prinášajú so sebou riziko závislosti.
Monoklonálne protilátky však môžu cirkulovať v krvi aj viac ako mesiac, kým ich telo nakoniec rozloží. Výskumníci očakávali, že si pacienti budú sami podávať analgetickú monoklonálnu protilátku raz za mesiac.
"Pre pacientov s chronickou bolesťou je to presne to, čo potrebujete," povedal Yarov-Yarovoy. „Pociťujú bolesť nie dni, ale týždne a mesiace. Očakáva sa, že cirkulujúce protilátky budú schopné poskytnúť úľavu od bolesti, ktorá bude trvať niekoľko týždňov.“
Ďalšími členmi tímu sú Bruno Correia z EPFL, Steven Waxman z Yale, William Schmidt a Heike Wolf z EicOsis, Bruce Hammock, Teanne Griffith, Karen Wagner, John T. Sack, David J. Copenhaver, Scott Fishman, Daniel J. Tancredi, Hai Nguyen, Phuong Tran Nguyen, Diego Lopez Mateos a Robert Stewart z UC Davis.
Out of business hours, holidays and weekends: hs-publicaffairs@ucdavis.edu916-734-2011 (ask a public relations officer)
Čas odoslania: 29. september 2022