Tijekom pandemije liječnici koriste transfuziju monoklonskih antitijela (laboratorijski proizvedena antitijela) kako bi pomogli pacijentima u borbi protiv infekcije COVID-19. Sada istraživači s UC Davisa pokušavaju stvoriti monoklonska protutijela koja bi mogla pomoći u borbi protiv kronične boli. Cilj je razviti mjesečni lijek protiv bolova koji ne izaziva ovisnost i koji bi mogao zamijeniti opioide.
Projekt vode Vladimir Yarov-Yarovoi i James Trimmer, profesori na Odsjeku za fiziologiju i biologiju membrane na Medicinskom fakultetu Davis Sveučilišta u Kaliforniji. Okupili su multidisciplinarni tim koji je uključivao mnoge od istih istraživača koji su pokušavali pretvoriti otrov tarantule u lijekove protiv bolova.
Ranije ove godine, Yarov-Yarovoy i Trimmer dobili su potporu od 1,5 milijuna dolara od programa HEAL Nacionalnog instituta za zdravlje, što je agresivan pokušaj da se ubrzaju znanstvena rješenja za obuzdavanje opioidne krize u zemlji.
Zbog kronične boli ljudi mogu postati ovisni o opioidima. Nacionalni centar za zdravstvenu statistiku Centra za kontrolu bolesti procjenjuje da će u Sjedinjenim Državama 2021. godine biti 107 622 smrtnih slučajeva od predoziranja drogama, što je gotovo 15% više od procijenjenih 93 655 smrtnih slučajeva 2020. godine.
"Nedavna otkrića u strukturnoj i računskoj biologiji - korištenje računala za razumijevanje i modeliranje bioloških sustava - postavila su temelje za primjenu novih metoda za stvaranje antitijela kao izvrsnih kandidata za lijekove za liječenje kronične boli", rekao je Yarov. Yarovoy, glavni izvođač Sai nagrade.
“Monoklonska protutijela su najbrže rastuće područje farmaceutske industrije i nude mnoge prednosti u odnosu na klasične lijekove malih molekula”, rekao je Trimmer. Lijekovi malih molekula su lijekovi koji lako prodiru u stanice. Imaju široku primjenu u medicini.
Tijekom godina, Trimmerov laboratorij je stvorio tisuće različitih monoklonskih antitijela za razne svrhe, ali ovo je prvi pokušaj stvaranja antitijela dizajniranog za ublažavanje boli.
Iako izgleda futuristički, američka Uprava za hranu i lijekove odobrila je monoklonska antitijela za liječenje i prevenciju migrene. Novi lijekovi djeluju na protein povezan s migrenom koji se naziva peptid povezan s genom kalcitonina.
Projekt UC Davis ima drugačiji cilj – specifične ionske kanale u živčanim stanicama koji se nazivaju naponski kontrolirani natrijevi kanali. Ovi kanali su poput "pora" na živčanim stanicama.
“Živčane stanice odgovorne su za prijenos signala boli u tijelu. Kanali natrijevih iona s potencijalnim ograničenjem u živčanim stanicama ključni su prijenosnici boli,” objašnjava Yarov-Yarovoy. "Naš cilj je stvoriti antitijela koja se vežu na ta specifična prijenosna mjesta na molekularnoj razini, inhibiraju njihovu aktivnost i blokiraju prijenos signala boli."
Istraživači su se usredotočili na tri specifična natrijeva kanala povezana s boli: NaV1.7, NaV1.8 i NaV1.9.
Njihov cilj je stvoriti antitijela koja odgovaraju tim kanalima, poput ključa koji otključava bravu. Ovaj ciljani pristup osmišljen je za blokiranje prijenosa signala boli kroz kanal bez ometanja drugih signala koji se prenose kroz živčane stanice.
Problem je u tome što je struktura triju kanala koje pokušavaju blokirati vrlo složena.
Kako bi riješili ovaj problem, obraćaju se programima Rosetta i AlphaFold. Uz Rosettu, istraživači razvijaju složene modele virtualnih proteina i analiziraju koji su modeli najprikladniji za NaV1.7, NaV1.8 i NaV1.9 neuralne kanale. Uz AlphaFold, istraživači mogu neovisno testirati proteine koje je razvila Rosetta.
Nakon što su identificirali nekoliko obećavajućih proteina, stvorili su antitijela koja su se zatim mogla testirati na živčanom tkivu stvorenom u laboratoriju. Ispitivanja na ljudima trajat će godinama.
Ali istraživači su uzbuđeni zbog potencijala ovog novog pristupa. Nesteroidni protuupalni lijekovi (NSAID), poput ibuprofena i acetaminofena, moraju se uzimati nekoliko puta dnevno za ublažavanje boli. Opioidni lijekovi protiv bolova obično se uzimaju svakodnevno i nose rizik od ovisnosti.
Međutim, monoklonska protutijela mogu cirkulirati u krvi više od mjesec dana prije nego što ih tijelo konačno razgradi. Istraživači su očekivali da će pacijenti sami primijeniti analgetsko monoklonsko protutijelo jednom mjesečno.
"Za pacijente s kroničnom boli, ovo je upravo ono što trebate", rekao je Yarov-Yarovoy. “Ne osjećaju bol danima, već tjednima i mjesecima. Očekuje se da će cirkulirajuća antitijela moći pružiti olakšanje boli koja traje nekoliko tjedana.”
Ostali članovi tima su Bruno Correia s EPFL-a, Steven Waxman s Yalea, William Schmidt i Heike Wolf s EicOsisa, 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 i Robert Stewart s UC Davis.
Out of business hours, holidays and weekends: hs-publicaffairs@ucdavis.edu916-734-2011 (ask a public relations officer)
Vrijeme objave: 29. rujna 2022