Nowa technika opracowana przez międzynarodowy zespół badawczy przyspieszy odkrywanie leków ukierunkowanych na kanały jonowe – białka krytyczne odpowiedzialne za szeroką gamę chorób, od zaburzeń psychicznych po nowotwory. Metoda, opisana szczegółowo w Journal of the American Chemical Society, umożliwia naukowcom badanie interakcji lek-białko bezpośrednio w żywych komórkach, z pominięciem skomplikowanych i potencjalnie destrukcyjnych procedur izolacji.
Wyzwania związane z odkrywaniem leków przez kanał jonowy
Kanały jonowe regulują przepływ jonów przez błony komórkowe, odgrywając ważną rolę w transmisji nerwów, skurczach mięśni i odpowiedzi immunologicznej. Zaburzenie ich funkcji wiąże się z wieloma chorobami, co czyni je obiecującymi celami interwencji terapeutycznej. Tradycyjne metody odkrywania leków wymagają jednak izolowania tych białek, co może zmienić ich naturalne zachowanie i utrudnić precyzyjne badania.
Przełom w analizie w czasie rzeczywistym
Nowa technika wykorzystuje jądrowy rezonans magnetyczny (NMR) do obserwacji interakcji lek-białko w czasie rzeczywistym w żywych komórkach. Takie podejście jest szybsze (eksperymenty są zakończone w mniej niż godzinę), bardziej ekonomiczne i prostsze, eliminując potrzebę oczyszczania białek na dużą skalę. Naukowcy mogą teraz badać, w jaki sposób leki wiążą się z kanałami jonowymi w biologicznie istotnym środowisku, co prowadzi do dokładniejszych i bardziej wiarygodnych wyników.
Walidacja modeli obliczeniowych
Zespół przetestował swoją metodę na receptorach P2X7, kanałach jonowych powiązanych z depresją, autyzmem i niektórymi rodzajami nowotworów. Udało im się zidentyfikować kluczowe punkty interakcji leków i białek, co pozwoliło zoptymalizować ich skuteczność i specyficzność.
Kluczem jest to, że badacze połączyli dane eksperymentalne z komputerowymi modelami 3D wiązania leku z receptorem opracowanymi w Instytucie Badań Chemicznych (IIQ-CSIC-US). Pozwoliło im to potwierdzić, które modele obliczeniowe dokładnie odzwierciedlają obserwacje ze świata rzeczywistego, wypełniając lukę między teorią a eksperymentem.
Implikacje dla przyszłości odkrywania leków
„Interakcja leku z białkiem jest jak zamek i klucz: białko błonowe jest zamkiem, a lek kluczem. Musimy nie tylko znaleźć odpowiedni klucz, ale także dowiedzieć się, jak go włożyć, aby skuteczniej otwierał zamek” – wyjaśnia Jesús Angulo z Instytutu Badań Chemicznych.
Możliwość walidacji modeli obliczeniowych w żywych komórkach stanowi zmianę paradygmatu w opracowywaniu leków ukierunkowanych na białka błonowe. Technika ta może przyspieszyć rozwój skuteczniejszych i bardziej ukierunkowanych metod leczenia szerokiego zakresu chorób.
To nowe podejście upraszcza proces odkrywania leków, umożliwiając szybszą identyfikację obiecujących związków i zmniejszając zależność od czasochłonnych i potencjalnie wprowadzających w błąd metod izolacji. Połączenie analizy w czasie rzeczywistym i walidacji obliczeniowej czyni tę technikę standardowym narzędziem do badania struktury i aktywności, co ostatecznie przyspiesza rozwój leków zmieniających życie.
