Podczas pandemii lekarze stosują transfuzję przeciwciał monoklonalnych (przeciwciał wytwarzanych w laboratorium), aby pomóc pacjentom w walce z infekcją COVID-19. Teraz badacze z UC Davis próbują stworzyć przeciwciała monoklonalne, które mogłyby pomóc w walce z przewlekłym bólem. Celem jest opracowanie nieuzależniającego, miesięcznego leku przeciwbólowego, który mógłby zastąpić opioidy.
Projektem kierują Vladimir Yarov-Yarovoi i James Trimmer, profesorowie na Wydziale Fizjologii i Biologii Błony Uniwersytetu Kalifornijskiego w Davis School of Medicine. Stworzyli multidyscyplinarny zespół, w skład którego wchodziło wielu badaczy, którzy próbowali przekształcić jad tarantuli w środki przeciwbólowe.
Na początku tego roku Yarov-Yarovoy i Trimmer otrzymali grant w wysokości 1,5 miliona dolarów od programu HEAL Narodowego Instytutu Zdrowia, który stanowi agresywną próbę przyspieszenia naukowych rozwiązań mających na celu powstrzymanie kryzysu opioidowego w kraju.
Z powodu przewlekłego bólu ludzie mogą uzależnić się od opioidów. Narodowe Centrum Statystyki Zdrowia Centrum Kontroli Chorób szacuje, że w 2021 r. w Stanach Zjednoczonych odnotuje 107 622 zgonów z powodu przedawkowania narkotyków, czyli prawie 15% więcej niż szacowana liczba 93 655 zgonów w 2020 r.
„Ostatnie przełomy w biologii strukturalnej i obliczeniowej — wykorzystanie komputerów do zrozumienia i modelowania układów biologicznych — położyły podwaliny pod zastosowanie nowych metod tworzenia przeciwciał jako doskonałych kandydatów na leki do leczenia bólu przewlekłego” – powiedział Yarov. Yarovoy, główny wykonawca nagrody Sai.
„Przeciwciała monoklonalne są najszybciej rozwijającym się obszarem przemysłu farmaceutycznego i oferują wiele zalet w porównaniu z klasycznymi lekami małocząsteczkowymi” – powiedział Trimmer. Leki drobnocząsteczkowe to leki, które łatwo przenikają do komórek. Są szeroko stosowane w medycynie.
Na przestrzeni lat laboratorium Trimmera stworzyło tysiące różnych przeciwciał monoklonalnych do różnych celów, ale jest to pierwsza próba stworzenia przeciwciała przeznaczonego do łagodzenia bólu.
Choć wygląda to futurystycznie, amerykańska Agencja ds. Żywności i Leków zatwierdziła przeciwciała monoklonalne do leczenia i zapobiegania migrenie. Nowe leki działają na białko związane z migreną, zwane peptydem powiązanym z genem kalcytoniny.
Projekt UC Davis ma inny cel – specyficzne kanały jonowe w komórkach nerwowych zwane kanałami sodowymi bramkowanymi napięciem. Kanały te przypominają „pory” w komórkach nerwowych.
„Komórki nerwowe są odpowiedzialne za przekazywanie sygnałów bólowych w organizmie. Bramkowane potencjałem kanały jonowe sodu w komórkach nerwowych są kluczowymi przekaźnikami bólu” – wyjaśnia Yarov-Yarovoy. „Naszym celem jest stworzenie przeciwciał, które wiążą się z tymi specyficznymi miejscami transmisji na poziomie molekularnym, hamują ich aktywność i blokują przekazywanie sygnałów bólowych”.
Naukowcy skupili się na trzech specyficznych kanałach sodowych związanych z bólem: NaV1.7, NaV1.8 i NaV1.9.
Ich celem jest stworzenie przeciwciał pasujących do tych kanałów, jak klucz otwierający zamek. To ukierunkowane podejście ma na celu blokowanie przekazywania sygnałów bólowych przez kanał bez zakłócania innych sygnałów przekazywanych przez komórki nerwowe.
Problem w tym, że struktura trzech kanałów, które próbują zablokować, jest bardzo złożona.
Aby rozwiązać ten problem, zwracają się do programów Rosetta i AlphaFold. Dzięki Rosetcie badacze opracowują złożone wirtualne modele białek i analizują, które modele najlepiej pasują do kanałów neuronowych NaV1.7, NaV1.8 i NaV1.9. Dzięki AlphaFold badacze mogą niezależnie testować białka opracowane przez Rosettę.
Po zidentyfikowaniu kilku obiecujących białek stworzyli przeciwciała, które można następnie przetestować na tkance nerwowej utworzonej w laboratorium. Próby na ludziach będą trwały latami.
Naukowcy są jednak podekscytowani potencjałem tego nowego podejścia. Niesteroidowe leki przeciwzapalne (NLPZ), takie jak ibuprofen i acetaminofen, należy przyjmować kilka razy dziennie, aby złagodzić ból. Opioidowe leki przeciwbólowe są zwykle przyjmowane codziennie i niosą ze sobą ryzyko uzależnienia.
Jednakże przeciwciała monoklonalne mogą krążyć we krwi przez ponad miesiąc, zanim zostaną ostatecznie rozłożone w organizmie. Naukowcy oczekiwali, że pacjenci będą samodzielnie podawać przeciwbólowe przeciwciało monoklonalne raz w miesiącu.
„W przypadku pacjentów z przewlekłym bólem jest to dokładnie to, czego potrzebujesz” – powiedział Yarov-Yarovoy. „Odczuwają ból nie przez kilka dni, ale tygodnie i miesiące. Oczekuje się, że krążące przeciwciała będą w stanie zapewnić ulgę w bólu utrzymującą się przez kilka tygodni”.
Inni członkowie zespołu to Bruno Correia z EPFL, Steven Waxman z Yale, William Schmidt i 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 i Robert Stewart z UC Davis.
Out of business hours, holidays and weekends: hs-publicaffairs@ucdavis.edu916-734-2011 (ask a public relations officer)
Czas publikacji: 29 września 2022 r