Pandemian aikana lääkärit käyttävät verensiirtoon siirrettyjä monoklonaalisia vasta-aineita (laboratoriossa tuotettuja vasta-aineita) auttaakseen potilaita taistelemaan COVID-19-infektiota vastaan. Nyt UC Davis -tutkijat yrittävät luoda monoklonaalisia vasta-aineita, jotka voisivat auttaa torjumaan kroonista kipua. Tavoitteena on kehittää ei-riippuvuutta aiheuttava kuukausittainen kipulääke, joka voisi korvata opioidit.
Projektia johtavat Kalifornian yliopiston Davis School of Medicine -kalvon fysiologian ja biologian laitoksen professorit Vladimir Yarov-Yarovoi ja James Trimmer. He kokosivat monitieteisen ryhmän, johon kuului monia samoja tutkijoita, jotka yrittivät muuttaa tarantulamyrkkyä kipulääkkeiksi.
Aiemmin tänä vuonna Yarov-Yarovoy ja Trimmer saivat 1,5 miljoonan dollarin avustuksen National Institutes of Healthin HEAL-ohjelmasta, joka on aggressiivinen yritys nopeuttaa tieteellisiä ratkaisuja maan opioidikriisin hillitsemiseksi.
Kroonisen kivun vuoksi ihmiset voivat tulla riippuvaisiksi opioideista. Centers for Disease Controlin National Center for Health Statistics arvioi, että vuonna 2021 Yhdysvalloissa tapahtuu 107 622 huumeiden yliannostuskuolemaa, mikä on lähes 15 % enemmän kuin vuonna 2020 arvioidut 93 655 kuolemantapausta.
"Viimeaikaiset läpimurrot rakenne- ja laskennallisessa biologiassa - tietokoneiden käyttö biologisten järjestelmien ymmärtämiseen ja mallintamiseen - ovat luoneet perustan uusien menetelmien soveltamiselle vasta-aineiden luomiseksi erinomaisina lääkekandidaatteina kroonisen kivun hoitoon", Yarov sanoi. Yarovoy, Sai-palkinnon pääesiintyjä.
"Monoklonaaliset vasta-aineet ovat lääketeollisuuden nopeimmin kasvava ala ja tarjoavat monia etuja klassisiin pienimolekyylisiin lääkkeisiin verrattuna", Trimmer sanoi. Pienimolekyyliset lääkkeet ovat lääkkeitä, jotka tunkeutuvat helposti soluihin. Niitä käytetään laajasti lääketieteessä.
Vuosien mittaan Trimmerin laboratorio on luonut tuhansia erilaisia monoklonaalisia vasta-aineita eri tarkoituksiin, mutta tämä on ensimmäinen yritys luoda vasta-aine, joka on suunniteltu lievittämään kipua.
Vaikka se näyttää futuristiselta, Yhdysvaltain elintarvike- ja lääkevirasto on hyväksynyt monoklonaaliset vasta-aineet migreenin hoitoon ja ehkäisyyn. Uudet lääkkeet vaikuttavat migreeniin liittyvään proteiiniin, jota kutsutaan kalsitoniinigeeniin liittyväksi peptidiksi.
UC Davis -projektilla on eri tavoite – spesifiset ionikanavat hermosoluissa, joita kutsutaan jänniteohjatuiksi natriumkanaviksi. Nämä kanavat ovat kuin "huokoset" hermosoluissa.
"Herosolut ovat vastuussa kipusignaalien välittämisestä kehossa. Potentiaalisesti rajatut natriumionikanavat hermosoluissa ovat keskeisiä kivun välittäjiä”, Yarov-Yarovoy selittää. "Tavoitteemme on luoda vasta-aineita, jotka sitoutuvat näihin spesifisiin siirtokohtiin molekyylitasolla, estävät niiden toimintaa ja estävät kipusignaalien siirtymisen."
Tutkijat keskittyivät kolmeen tiettyyn kipuun liittyvään natriumkanavaan: NaV1.7, NaV1.8 ja NaV1.9.
Niiden tavoitteena on luoda vasta-aineita, jotka vastaavat näitä kanavia, kuten avain, joka avaa lukon. Tämä kohdennettu lähestymistapa on suunniteltu estämään kipusignaalien siirtyminen kanavan kautta häiritsemättä muita hermosolujen kautta lähetettyjä signaaleja.
Ongelmana on, että niiden kolmen kanavan rakenne, joita he yrittävät estää, on hyvin monimutkainen.
Tämän ongelman ratkaisemiseksi he käyttävät Rosetta- ja AlphaFold-ohjelmia. Rosettan avulla tutkijat kehittävät monimutkaisia virtuaalisia proteiinimalleja ja analysoivat, mitkä mallit sopivat parhaiten NaV1.7-, NaV1.8- ja NaV1.9-hermokanaville. AlphaFoldilla tutkijat voivat testata itsenäisesti Rosettan kehittämiä proteiineja.
Kun he tunnistivat muutaman lupaavan proteiinin, he loivat vasta-aineita, joita voitiin sitten testata laboratoriossa luodulla hermokudoksella. Ihmiskokeet kestävät vuosia.
Mutta tutkijat ovat innoissaan tämän uuden lähestymistavan mahdollisuuksista. Ei-steroidiset tulehduskipulääkkeet (NSAID), kuten ibuprofeeni ja asetaminofeeni, on otettava useita kertoja päivässä kivun lievittämiseksi. Opioidikipulääkkeitä otetaan yleensä päivittäin ja niihin liittyy riippuvuuden riski.
Monoklonaaliset vasta-aineet voivat kuitenkin kiertää veressä yli kuukauden, ennen kuin keho lopulta hajottaa ne. Tutkijat odottivat potilaiden antavan itse kipulääkettä monoklonaalista vasta-ainetta kerran kuukaudessa.
"Potilaille, joilla on krooninen kipu, tämä on juuri sitä mitä tarvitset", sanoi Yarov-Yarovoy. "He eivät koe kipua päivien, vaan viikkojen ja kuukausien ajan. Verenkierron vasta-aineiden odotetaan pystyvän tarjoamaan kivunlievitystä, joka kestää useita viikkoja.
Muita tiimin jäseniä ovat EPFL:n Bruno Correia, Yalen Steven Waxman, EicOsisin William Schmidt ja Heike Wolf, 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 ja Robert Stewart UC Davisista.
Out of business hours, holidays and weekends: hs-publicaffairs@ucdavis.edu916-734-2011 (ask a public relations officer)
Postitusaika: 29.9.2022