Během pandemie lékaři používají transfuzní monoklonální protilátky (laboratorně produkované protilátky), aby pomohli pacientům bojovat s infekcí COVID-19. Nyní se vědci UC Davis snaží vytvořit monoklonální protilátky, které by mohly pomoci v boji proti chronické bolesti. Cílem je vyvinout nenávykový měsíční lék proti bolesti, který by mohl nahradit opioidy.
Projekt vedou Vladimir Yarov-Yarovoi a James Trimmer, profesoři na katedře fyziologie a biologie membrán na University of California, Davis School of Medicine. Sestavili multidisciplinární tým, který zahrnoval mnoho stejných výzkumníků, kteří se pokoušeli změnit jed tarantule na léky proti bolesti.
Začátkem tohoto roku Yarov-Yarovoy a Trimmer obdrželi grant ve výši 1,5 milionu dolarů od programu HEAL Národního institutu zdraví, což je agresivní pokus o urychlení vědeckých řešení k potlačení opioidní krize v zemi.
Kvůli chronické bolesti se lidé mohou stát závislými na opioidech. Národní centrum pro zdravotní statistiku Centra pro kontrolu nemocí odhaduje, že v roce 2021 dojde ve Spojených státech k 107 622 úmrtím na předávkování drogami, což je téměř o 15 % více než odhadovaných 93 655 úmrtí v roce 2020.
"Nedávné průlomy ve strukturální a výpočetní biologii - použití počítačů k pochopení a modelování biologických systémů - položily základy pro aplikaci nových metod pro tvorbu protilátek jako vynikajících kandidátů na léky pro léčbu chronické bolesti," řekl Yarov. Yarovoy, hlavní umělec ceny Sai.
„Monoklonální protilátky jsou nejrychleji rostoucí oblastí farmaceutického průmyslu a nabízejí mnoho výhod oproti klasickým lékům s malou molekulou,“ řekl Trimmer. Léčiva s malou molekulou jsou léky, které snadno pronikají do buněk. Jsou široce používány v lékařství.
V průběhu let Trimmerova laboratoř vytvořila tisíce různých monoklonálních protilátek pro různé účely, ale toto je první pokus o vytvoření protilátky určené k úlevě od bolesti.
Přestože to vypadá futuristicky, americký Úřad pro kontrolu potravin a léčiv schválil monoklonální protilátky pro léčbu a prevenci migrény. Nové léky působí na protein spojený s migrénou nazývaný peptid související s genem kalcitoninu.
Projekt UC Davis má jiný cíl – specifické iontové kanály v nervových buňkách nazývané napěťově řízené sodíkové kanály. Tyto kanály jsou jako „póry“ na nervových buňkách.
„Nervové buňky jsou zodpovědné za přenos signálů bolesti v těle. Potenciálně řízené sodíkové iontové kanály v nervových buňkách jsou klíčovými přenašeči bolesti,“ vysvětluje Yarov-Yarovoy. "Naším cílem je vytvořit protilátky, které se vážou na tato specifická místa přenosu na molekulární úrovni, inhibují jejich aktivitu a blokují přenos signálů bolesti."
Vědci se zaměřili na tři specifické sodíkové kanály spojené s bolestí: NaV1.7, NaV1.8 a NaV1.9.
Jejich cílem je vytvořit protilátky, které odpovídají těmto kanálům, jako klíč, který odemyká zámek. Tento cílený přístup je navržen tak, aby blokoval přenos signálů bolesti přes kanál, aniž by interferoval s jinými signály přenášenými nervovými buňkami.
Problém je v tom, že struktura tří kanálů, které se snaží blokovat, je velmi složitá.
K vyřešení tohoto problému se obracejí na programy Rosetta a AlphaFold. S Rosetta výzkumníci vyvíjejí komplexní virtuální proteinové modely a analyzují, které modely jsou nejvhodnější pro nervové kanály NaV1.7, NaV1.8 a NaV1.9. S AlphaFold mohou vědci nezávisle testovat proteiny vyvinuté společností Rosetta.
Jakmile identifikovali několik slibných proteinů, vytvořili protilátky, které by pak mohly být testovány na nervové tkáni vytvořené v laboratoři. Lidské zkoušky budou trvat roky.
Ale vědci jsou nadšeni potenciálem tohoto nového přístupu. Nesteroidní protizánětlivé léky (NSAID), jako je ibuprofen a acetaminofen, se musí užívat několikrát denně ke zmírnění bolesti. Opioidní léky proti bolesti se obvykle užívají denně a představují riziko závislosti.
Monoklonální protilátky však mohou cirkulovat v krvi déle než měsíc, než je tělo nakonec odbourá. Výzkumníci očekávali, že si pacienti budou sami podávat analgetickou monoklonální protilátku jednou měsíčně.
"Pro pacienty s chronickou bolestí je to přesně to, co potřebujete," řekl Yarov-Yarovoy. "Necítí bolest dny, ale týdny a měsíce." Očekává se, že cirkulující protilátky budou schopny poskytnout úlevu od bolesti, která trvá několik týdnů.“
Mezi další členy týmu patří 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 odeslání: 29. září 2022