Во время пандемии врачи используют переливаемые моноклональные антитела (антитела, полученные в лаборатории), чтобы помочь пациентам бороться с инфекцией COVID-19. Теперь исследователи из Калифорнийского университета в Дэвисе пытаются создать моноклональные антитела, которые могли бы помочь бороться с хронической болью. Цель состоит в том, чтобы разработать не вызывающее привыкания ежемесячное обезболивающее, которое могло бы заменить опиоиды.
Проект возглавляют Владимир Яров-Яровой и Джеймс Триммер, профессора кафедры физиологии и биологии мембран Медицинской школы Дэвиса Калифорнийского университета. Они собрали междисциплинарную команду, в которую вошли многие из тех же исследователей, которые пытались превратить яд тарантула в обезболивающие.
Ранее в этом году Яров-Яровой и Триммер получили грант в размере 1,5 миллиона долларов от программы HEAL Национального института здравоохранения, которая представляет собой агрессивную попытку ускорить научные решения по сдерживанию опиоидного кризиса в стране.
Из-за хронической боли люди могут стать зависимыми от опиоидов. По оценкам Национального центра статистики здравоохранения Центров по контролю заболеваний, в 2021 году в США произойдет 107 622 случая смерти от передозировки наркотиков, что почти на 15% больше, чем предполагаемые 93 655 смертей в 2020 году.
«Недавние достижения в структурной и вычислительной биологии — использование компьютеров для понимания и моделирования биологических систем — заложили основу для применения новых методов создания антител в качестве отличных кандидатов на лекарства для лечения хронической боли», — сказал Яров. Яровой, главный исполнитель премии Саи.
«Моноклональные антитела являются самой быстрорастущей областью фармацевтической промышленности и предлагают множество преимуществ перед классическими низкомолекулярными препаратами», — сказал Триммер. Маломолекулярные препараты – это лекарства, которые легко проникают в клетки. Они широко используются в медицине.
За прошедшие годы лаборатория Триммера создала тысячи различных моноклональных антител для самых разных целей, но это первая попытка создать антитело, предназначенное для облегчения боли.
Хотя это выглядит футуристично, Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США одобрило моноклональные антитела для лечения и профилактики мигрени. Новые лекарства действуют на белок, связанный с мигренью, называемый пептидом, связанным с геном кальцитонина.
Проект Калифорнийского университета в Дэвисе преследует другую цель – создание специфических ионных каналов в нервных клетках, называемых потенциалзависимыми натриевыми каналами. Эти каналы подобны «порам» нервных клеток.
«Нервные клетки отвечают за передачу болевых сигналов в организме. Потенциально-управляемые натриевые ионные каналы в нервных клетках являются ключевыми передатчиками боли», — объясняет Яров-Яровой. «Наша цель — создать антитела, которые связываются с этими специфическими местами передачи на молекулярном уровне, ингибируют их активность и блокируют передачу болевых сигналов».
Исследователи сосредоточились на трех конкретных натриевых каналах, связанных с болью: NaV1.7, NaV1.8 и NaV1.9.
Их цель — создать антитела, соответствующие этим каналам, как ключ, открывающий замок. Этот целевой подход предназначен для блокирования передачи болевых сигналов через канал, не мешая другим сигналам, передаваемым через нервные клетки.
Проблема в том, что структура трех каналов, которые они пытаются заблокировать, очень сложна.
Для решения этой проблемы обращаются к программам Rosetta и AlphaFold. С помощью Rosetta исследователи разрабатывают сложные модели виртуальных белков и анализируют, какие модели лучше всего подходят для нейронных каналов NaV1.7, NaV1.8 и NaV1.9. С помощью AlphaFold исследователи могут независимо тестировать белки, разработанные Rosetta.
Как только они определили несколько многообещающих белков, они создали антитела, которые затем можно было протестировать на нервной ткани, созданной в лаборатории. Испытания на людях займут годы.
Но исследователи воодушевлены потенциалом этого нового подхода. Нестероидные противовоспалительные препараты (НПВП), такие как ибупрофен и ацетаминофен, необходимо принимать несколько раз в день, чтобы облегчить боль. Опиоидные обезболивающие обычно принимаются ежедневно и несут в себе риск привыкания.
Однако моноклональные антитела могут циркулировать в крови более месяца, прежде чем они в конечном итоге расщепляются организмом. Исследователи ожидали, что пациенты будут самостоятельно вводить обезболивающее моноклональное антитело один раз в месяц.
«Для пациентов с хронической болью это именно то, что нужно», — сказал Яров-Яровой. «Они испытывают боль не днями, а неделями и месяцами. Ожидается, что циркулирующие антитела смогут обеспечить облегчение боли, которое продлится несколько недель».
В число других членов команды входят Бруно Коррейя из EPFL, Стивен Ваксман из Йельского университета, Уильям Шмидт и Хайке Вольф из EicOsis, Брюс Хэммок, Тинн Гриффит, Карен Вагнер, Джон Т. Сак, Дэвид Дж. Копенхейвер, Скотт Фишман, Дэниел Дж. Танкреди, Хай Нгуен, Фуонг Чан Нгуен, Диего Лопес Матеос и Роберт Стюарт из Калифорнийского университета в Дэвисе.
Out of business hours, holidays and weekends: hs-publicaffairs@ucdavis.edu916-734-2011 (ask a public relations officer)
Время публикации: 29 сентября 2022 г.