Κατά τη διάρκεια της πανδημίας, οι γιατροί χρησιμοποιούν μεταγγιζόμενα μονοκλωνικά αντισώματα (αντισώματα που παράγονται στο εργαστήριο) για να βοηθήσουν τους ασθενείς να καταπολεμήσουν τη λοίμωξη COVID-19. Τώρα οι ερευνητές του UC Davis προσπαθούν να δημιουργήσουν μονοκλωνικά αντισώματα που θα μπορούσαν να βοηθήσουν στην καταπολέμηση του χρόνιου πόνου. Ο στόχος είναι να αναπτυχθεί ένα μη εθιστικό μηνιαίο αναλγητικό που θα μπορούσε να αντικαταστήσει τα οπιοειδή.
Το έργο διευθύνεται από τους Vladimir Yarov-Yarovoi και James Trimmer, καθηγητές στο Τμήμα Φυσιολογίας και Βιολογίας της Μεμβράνης στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια, Davis School of Medicine. Συγκέντρωσαν μια διεπιστημονική ομάδα που περιλάμβανε πολλούς από τους ίδιους ερευνητές που προσπαθούσαν να μετατρέψουν το δηλητήριο της ταραντούλας σε παυσίπονα.
Νωρίτερα φέτος, οι Yarov-Yarovoy και Trimmer έλαβαν επιχορήγηση 1,5 εκατομμυρίου δολαρίων από το πρόγραμμα HEAL των Εθνικών Ινστιτούτων Υγείας, το οποίο είναι μια επιθετική προσπάθεια να επιταχυνθούν οι επιστημονικές λύσεις για τον περιορισμό της κρίσης οπιοειδών στη χώρα.
Λόγω του χρόνιου πόνου, οι άνθρωποι μπορούν να εθιστούν στα οπιοειδή. Το Εθνικό Κέντρο Στατιστικών Υγείας του Κέντρου Ελέγχου Νοσημάτων εκτιμά ότι θα υπάρξουν 107.622 θάνατοι από υπερβολική δόση ναρκωτικών στις Ηνωμένες Πολιτείες το 2021, σχεδόν 15% περισσότεροι από τους εκτιμώμενους 93.655 θανάτους το 2020.
«Πρόσφατες ανακαλύψεις στη δομική και υπολογιστική βιολογία - η χρήση υπολογιστών για την κατανόηση και τη μοντελοποίηση βιολογικών συστημάτων - έθεσαν τα θεμέλια για την εφαρμογή νέων μεθόδων για τη δημιουργία αντισωμάτων ως εξαιρετικά υποψήφια φάρμακα για τη θεραπεία του χρόνιου πόνου», είπε ο Yarov. Yarovoy, ο κύριος ερμηνευτής του βραβείου Sai.
«Τα μονοκλωνικά αντισώματα είναι ο ταχύτερα αναπτυσσόμενος τομέας της φαρμακευτικής βιομηχανίας και προσφέρουν πολλά πλεονεκτήματα έναντι των κλασικών μικρών μορίων φαρμάκων», δήλωσε ο Trimmer. Τα μικρομοριακά φάρμακα είναι φάρμακα που διεισδύουν εύκολα στα κύτταρα. Χρησιμοποιούνται ευρέως στην ιατρική.
Με τα χρόνια, το εργαστήριο του Trimmer έχει δημιουργήσει χιλιάδες διαφορετικά μονοκλωνικά αντισώματα για διάφορους σκοπούς, αλλά αυτή είναι η πρώτη προσπάθεια δημιουργίας αντισώματος σχεδιασμένου να ανακουφίζει τον πόνο.
Αν και φαίνεται φουτουριστικό, η Αμερικανική Υπηρεσία Τροφίμων και Φαρμάκων έχει εγκρίνει τα μονοκλωνικά αντισώματα για τη θεραπεία και την πρόληψη της ημικρανίας. Τα νέα φάρμακα δρουν σε μια πρωτεΐνη που σχετίζεται με την ημικρανία που ονομάζεται πεπτίδιο που σχετίζεται με το γονίδιο της καλσιτονίνης.
Το έργο UC Davis έχει έναν διαφορετικό στόχο – συγκεκριμένα κανάλια ιόντων στα νευρικά κύτταρα που ονομάζονται κανάλια νατρίου με πύλη τάσης. Αυτά τα κανάλια είναι σαν «πόροι» στα νευρικά κύτταρα.
«Τα νευρικά κύτταρα είναι υπεύθυνα για τη μετάδοση σημάτων πόνου στο σώμα. Τα δυνητικά κλειστά κανάλια ιόντων νατρίου στα νευρικά κύτταρα είναι βασικοί μεταβιβαστές του πόνου», εξηγεί ο Yarov-Yarovoy. «Στόχος μας είναι να δημιουργήσουμε αντισώματα που δεσμεύονται σε αυτές τις συγκεκριμένες θέσεις μετάδοσης σε μοριακό επίπεδο, αναστέλλουν τη δραστηριότητά τους και εμποδίζουν τη μετάδοση των σημάτων πόνου».
Οι ερευνητές εστίασαν σε τρία συγκεκριμένα κανάλια νατρίου που σχετίζονται με τον πόνο: NaV1.7, NaV1.8 και NaV1.9.
Στόχος τους είναι να δημιουργήσουν αντισώματα που να ταιριάζουν με αυτά τα κανάλια, σαν ένα κλειδί που ξεκλειδώνει μια κλειδαριά. Αυτή η στοχευμένη προσέγγιση έχει σχεδιαστεί για να εμποδίζει τη μετάδοση των σημάτων πόνου μέσω του καναλιού χωρίς να παρεμβαίνει με άλλα σήματα που μεταδίδονται μέσω των νευρικών κυττάρων.
Το πρόβλημα είναι ότι η δομή των τριών καναλιών που προσπαθούν να μπλοκάρουν είναι πολύ περίπλοκη.
Για να λύσουν αυτό το πρόβλημα, στρέφονται στα προγράμματα Rosetta και AlphaFold. Με τη Rosetta, οι ερευνητές αναπτύσσουν πολύπλοκα εικονικά μοντέλα πρωτεϊνών και αναλύουν ποια μοντέλα είναι τα καλύτερα κατάλληλα για τα νευρικά κανάλια NaV1.7, NaV1.8 και NaV1.9. Με το AlphaFold, οι ερευνητές μπορούν να δοκιμάσουν ανεξάρτητα πρωτεΐνες που αναπτύχθηκαν από τη Rosetta.
Μόλις εντόπισαν μερικές πολλά υποσχόμενες πρωτεΐνες, δημιούργησαν αντισώματα που θα μπορούσαν στη συνέχεια να δοκιμαστούν σε νευρικό ιστό που δημιουργήθηκε στο εργαστήριο. Οι δοκιμές σε ανθρώπους θα διαρκέσουν χρόνια.
Αλλά οι ερευνητές είναι ενθουσιασμένοι με τις δυνατότητες αυτής της νέας προσέγγισης. Τα μη στεροειδή αντιφλεγμονώδη φάρμακα (ΜΣΑΦ), όπως η ιβουπροφαίνη και η ακεταμινοφαίνη, πρέπει να λαμβάνονται πολλές φορές την ημέρα για την ανακούφιση του πόνου. Τα οπιοειδή παυσίπονα λαμβάνονται συνήθως καθημερινά και ενέχουν κίνδυνο εθισμού.
Ωστόσο, τα μονοκλωνικά αντισώματα μπορούν να κυκλοφορούν στο αίμα για περισσότερο από ένα μήνα προτού τελικά διασπαστούν από τον οργανισμό. Οι ερευνητές περίμεναν οι ασθενείς να χορηγούν μόνοι τους το αναλγητικό μονοκλωνικό αντίσωμα μία φορά το μήνα.
«Για ασθενείς με χρόνιο πόνο, αυτό ακριβώς χρειάζεστε», είπε ο Yarov-Yarovoy. «Βιώνουν πόνο όχι για μέρες, αλλά για εβδομάδες και μήνες. Αναμένεται ότι τα κυκλοφορούντα αντισώματα θα είναι σε θέση να παρέχουν ανακούφιση από τον πόνο που διαρκεί για αρκετές εβδομάδες».
Άλλα μέλη της ομάδας είναι ο Bruno Correia του EPFL, ο Steven Waxman του Yale, ο William Schmidt και ο Heike Wolf του EicOsis, ο Bruce Hammock, η Teanne Griffith, η Karen Wagner, ο John T. Sack, ο David J. Copenhaver, ο Scott Fishman, ο Daniel J. Tancredi, ο Hai Nguyen, Phuong Tran Nguyen, Diego Lopez Mateos και Robert Stewart του UC Davis.
Out of business hours, holidays and weekends: hs-publicaffairs@ucdavis.edu916-734-2011 (ask a public relations officer)
Ώρα δημοσίευσης: Σεπ-29-2022