Een nieuwe techniek ontwikkeld door een internationaal onderzoeksteam zal de ontdekking versnellen van medicijnen die zich richten op ionkanalen – cruciale eiwitten die betrokken zijn bij een breed scala aan ziekten, van psychiatrische stoornissen tot kanker. De methode, beschreven in het Journal of the American Chemical Society, stelt wetenschappers in staat de interacties tussen geneesmiddelen en eiwitten rechtstreeks in levende cellen te bestuderen, waarbij complexe en potentieel ontwrichtende isolatieprocedures worden omzeild.
De uitdaging van de ontdekking van ionkanaalgeneesmiddelen
Ionenkanalen reguleren de stroom van ionen door celmembranen en spelen een essentiële rol bij zenuwtransmissie, spiercontractie en immuunrespons. Het disfunctioneren van deze kanalen houdt verband met talrijke ziekten, waardoor ze een belangrijk doelwit zijn voor therapeutische interventie. Traditionele methoden voor het ontdekken van geneesmiddelen vereisen echter het isoleren van deze eiwitten, een proces dat hun natuurlijke gedrag kan veranderen en nauwkeurig onderzoek kan belemmeren.
Een doorbraak in realtime analyse
De nieuwe techniek maakt gebruik van nucleaire magnetische resonantie (NMR) om interacties tussen geneesmiddelen en eiwitten in realtime in levende cellen te observeren. Deze aanpak is sneller (experimenten voltooid in minder dan een uur), kosteneffectiever en eenvoudiger, waardoor er geen uitgebreide eiwitzuivering nodig is. Onderzoekers kunnen nu bestuderen hoe geneesmiddelen zich binden aan ionkanalen in een biologisch relevante omgeving, wat tot nauwkeurigere en betrouwbaardere resultaten leidt.
Validatie van rekenmodellen
Het team testte hun methode op P2X7-receptoren, ionkanalen die betrokken zijn bij depressie, autismespectrumstoornissen en bepaalde vormen van kanker. Ze hebben met succes de belangrijkste interactiepunten tussen geneesmiddelen en eiwitten geïdentificeerd, waardoor optimalisatie voor grotere werkzaamheid en specificiteit mogelijk is.
Cruciaal was dat de onderzoekers experimentele gegevens combineerden met driedimensionale computermodellen van geneesmiddel-receptorbinding, ontwikkeld door het Institute of Chemical Research (IIQ-CSIC-US). Hierdoor konden ze valideren welke computermodellen accuraat de waarnemingen uit de echte wereld weerspiegelden, waardoor de kloof tussen theorie en experiment werd overbrugd.
Implicaties voor de toekomstige ontwikkeling van geneesmiddelen
“De interactie tussen medicijn en eiwit is als een slot en een sleutel: het membraaneiwit is het slot en het medicijn is de sleutel. We moeten niet alleen de juiste sleutel vinden, maar ook uitzoeken hoe we deze moeten inbrengen, zodat hij effectiever opengaat”, legt Jesús Angulo van het Institute of Chemical Research uit.
Het vermogen om computationele modellen op levende cellen te valideren vertegenwoordigt een paradigmaverschuiving in de ontwikkeling van geneesmiddelen die zich richten op membraaneiwitten. Deze techniek belooft de ontwikkeling van effectievere en doelgerichtere therapieën voor een breed spectrum aan ziekten te versnellen.
Deze nieuwe aanpak stroomlijnt het proces voor het ontdekken van geneesmiddelen, waardoor een snellere identificatie van veelbelovende verbindingen mogelijk wordt en de afhankelijkheid van tijdrovende en potentieel misleidende isolatiemethoden wordt verminderd. De combinatie van real-time analyse en computationele validatie positioneert deze techniek als een standaardinstrument voor structuur-activiteitstudies, waardoor uiteindelijk de ontwikkeling van levensveranderende therapieën wordt versneld.
