Під час пандемії лікарі використовують переливання моноклональних антитіл (антитіла, виготовлені в лабораторії), щоб допомогти пацієнтам боротися з інфекцією COVID-19. Зараз дослідники Каліфорнійського університету в Девісі намагаються створити моноклональні антитіла, які могли б допомогти боротися з хронічним болем. Мета полягає в тому, щоб розробити щомісячне знеболююче, що не викликає звикання, яке могло б замінити опіоїди.
Проект очолюють Володимир Яров-Яровий і Джеймс Тріммер, професори кафедри фізіології та біології мембран Медичної школи Девіса Каліфорнійського університету. Вони зібрали міждисциплінарну команду, до якої увійшли багато дослідників, які намагалися перетворити отруту тарантула на знеболюючі.
На початку цього року Яров-Яровий і Тріммер отримали грант у розмірі 1,5 мільйона доларів від програми HEAL Національного інституту здоров’я, яка є агресивною спробою прискорити наукові рішення для стримування опіоїдної кризи в країні.
Через хронічний біль люди можуть стати залежними від опіоїдів. За оцінками Національного центру статистики охорони здоров’я Центру контролю за захворюваннями, у 2021 році в Сполучених Штатах буде 107 622 смерті від передозування наркотиків, що майже на 15% більше, ніж приблизно 93 655 смертей у 2020 році.
«Нещодавні прориви в структурній та обчислювальній біології — використання комп’ютерів для розуміння та моделювання біологічних систем — заклали основу для застосування нових методів створення антитіл як чудових кандидатів на ліки для лікування хронічного болю», — сказав Яров. Ярового, головного виконавця премії Саї.
«Моноклональні антитіла — це сфера фармацевтичної промисловості, яка розвивається найшвидше, і вони мають багато переваг перед класичними препаратами з низькою молекулою», — сказав Тріммер. Маломолекулярні препарати – це препарати, які легко проникають у клітини. Вони широко використовуються в медицині.
Протягом багатьох років лабораторія Тріммера створила тисячі різних моноклональних антитіл для різних цілей, але це перша спроба створити антитіло, призначене для полегшення болю.
Хоча це виглядає футуристично, Управління з контролю за якістю харчових продуктів і медикаментів США схвалило моноклональні антитіла для лікування та профілактики мігрені. Нові ліки діють на білок, пов'язаний з мігренню, який називається пептидом, пов'язаним з геном кальцитоніну.
Проект Каліфорнійського університету в Девісі має іншу мету – специфічні іонні канали в нервових клітинах, які називаються натрієвими каналами, керованими напругою. Ці канали схожі на «пори» на нервових клітинах.
«Нервові клітини відповідають за передачу сигналів болю в організмі. Потенціально закриті іонні натрієві канали в нервових клітинах є ключовими передавачами болю», — пояснює Яров-Яровий. «Наша мета — створити антитіла, які зв’язуються з цими специфічними місцями передачі на молекулярному рівні, пригнічують їхню активність і блокують передачу сигналів болю».
Дослідники зосередилися на трьох конкретних натрієвих каналах, пов’язаних з болем: NaV1.7, NaV1.8 і NaV1.9.
Їхня мета — створити антитіла, які відповідають цим каналам, як ключ, що відмикає замок. Цей цілеспрямований підхід призначений для блокування передачі сигналів болю через канал, не перешкоджаючи іншим сигналам, що передаються через нервові клітини.
Проблема в тому, що структура трьох каналів, які вони намагаються заблокувати, дуже складна.
Для вирішення цієї проблеми звертаються до програм Rosetta і AlphaFold. За допомогою Rosetta дослідники розробляють складні моделі віртуальних білків і аналізують, які моделі найкраще підходять для нейронних каналів NaV1.7, NaV1.8 і NaV1.9. За допомогою AlphaFold дослідники можуть незалежно тестувати білки, розроблені Rosetta.
Визначивши кілька багатообіцяючих білків, вони створили антитіла, які потім можна було протестувати на нервовій тканині, створеній у лабораторії. Випробування на людях триватимуть роки.
Але дослідники в захваті від потенціалу цього нового підходу. Нестероїдні протизапальні препарати (НПЗЗ), такі як ібупрофен і ацетамінофен, необхідно приймати кілька разів на день, щоб полегшити біль. Опіоїдні болезаспокійливі зазвичай приймають щодня і несуть ризик розвитку залежності.
Однак моноклональні антитіла можуть циркулювати в крові більше місяця, перш ніж вони остаточно розщеплюються організмом. Дослідники очікували, що пацієнти самостійно вводитимуть анальгетичні моноклональні антитіла раз на місяць.
«Пацієнтам із хронічним болем це саме те, що потрібно», — сказав Яров-Яровий. «Вони відчувають біль не днями, а тижнями і місяцями. Очікується, що циркулюючі антитіла зможуть забезпечувати полегшення болю, яке триватиме кілька тижнів».
Інші члени команди включають Бруно Коррейя з EPFL, Стівена Ваксмана з Єльського університету, Вільяма Шмідта та Гайке Вольфа з EicOsis, Брюса Гаммока, Тінне Гріффіт, Карен Вагнер, Джон Т. Сак, Девід Дж. Копенгавер, Скотт Фішман, Деніел Дж. Танкреді, Хай Нгуєн, Фуонг Тран Нгуєн, Дієго Лопес Матеос і Роберт Стюарт з UC Davis.
Out of business hours, holidays and weekends: hs-publicaffairs@ucdavis.edu916-734-2011 (ask a public relations officer)
Час публікації: 29 вересня 2022 р