01:19 2022-12-09
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Descoperirea unei căi de absorbție celulară pentru molecule de droguri mai mari
_ Descoperirea unei căi de absorbție celulară pentru mai mari molecule de medicamente
Descoperirile recente ale oamenilor de știință de la UCSF și Arc Institute deschid noi posibilități pentru a depăși o provocare fundamentală în descoperirea medicamentelor. Poate exista un compromis între optimizarea potrivirii cheie-în-un-lacăt a unui medicament cu ținta sa și capacitatea medicamentului de a-și croi drum prin membrana celulară și de a ajunge la acea țintă în primul rând.
Acum. , un nou studiu publicat în Science de la grupurile lui Kevan Shokat de la UCSF și Luke Gilbert de la Arc Institute și UCSF raportează descoperirea unei căi de absorbție celulară deosebit de importantă pentru moleculele de medicament mai mari compuse din subunități legate. Aceste cunoștințe pot fi valorificate pentru a crea noi medicamente care, deși sunt mari și complexe pentru a se lega în mod optim de țintele lor, sunt preluate eficient de celulele țintă.
Majoritatea produselor farmaceutice tradiționale sunt molecule mici care urmează simple reguli moleculare care promovează o absorbție celulară bună și caracteristici chimice favorabile — inclusiv limitele dimensiunii moleculare și ale numărului de grupuri chimice lipicioase de pe suprafața moleculei.
Cu toate acestea, multe ținte cheie ale medicamentelor, cum ar fi enzimele kinazei, sunt adesea implicate în cancer, sunt notoriu dificil de vizat cu medicamentele tradiționale din cauza problemelor de specificitate - „există peste 500 de enzime kinaze umane care sunt atât de asemănătoare în buzunarul unde se leagă medicamentul, ceea ce face dificilă țintirea selectivă a unui singur membru al acestei familii. și duc la reacții adverse nedorite ale medicamentelor”, explică primul autor al noului studiu, Kevin Lou.
Pentru a atenua aceste probleme și a accesa noi ținte celulare care erau anterior considerate „nedrogabile”, unele clase mai noi de medicamente au devenit mai mari și mai complexe. Dar există doar câteva astfel de exemple care trec cu mult în afara regulilor chimice tipice și păstrează o acțiune foarte eficientă a medicamentului asupra țintelor intracelulare.
În general, Gilbert explică că „oamenii au fost reticenți în a proiecta, sintetiza și testa astfel de ținte. molecule, deoarece sunt atât de mult peste regulile standard de proiectare a medicamentelor, încât oamenii au presupus că nu vor intra în celule.” Important este că aceste molecule de medicamente mai mari, cu mai multe părți, sunt adesea mult mai specifice pentru țintele lor - au două chei moleculare care trebuie să se potrivească în două încuietori adiacente simultan, sporind specificitatea.
Dar nu este clar cum aceste medicamente mari pătrunde în celule sau ce reguli de proiectare putem urma pentru a dezvolta noi medicamente care profită de această legătură moleculară pentru a obține potență și specificitate ridicate. Prin descoperirea unei porți celulare care permite aceste medicamente să intre în celulele noastre, noul studiu „permite oamenilor de știință să gândească dincolo de regulile standard de proiectare a medicamentelor și să ia în considerare dacă moleculele mai mari legate pot permite țintirea proteinelor în moduri noi sau țintirea proteinelor pe care le credeam anterior că nu sunt țintite”, spune Gilbert.
Cum găsești o nouă cale atunci când nu știi ce cauți sau chiar dacă există una? O modalitate puternică este de a efectua ecrane funcționale la nivelul întregului genom care testează importanța genelor individuale asupra proceselor celulare. În urmă cu câțiva ani, Gilbert a fost pionier în dezvoltarea ecranelor CRISPRi și CRISPRa, în care mașinile CRISPR sunt utilizate cu o bibliotecă de ARN-uri de ghidare pentru a scădea sau, respectiv, a crește nivelul de expresie al unei gene la un moment dat în genomul uman. Când este aplicată unui grup de milioane de celule, fiecare celulă primește o modificare diferită la o genă diferită, iar cercetătorii pot determina care manipulări genetice au condus la diferențe în rezultatul funcțional de interes.
În acest caz, că ar însemna să căutați manipulări ale expresiei genelor care fie au făcut celulele mai sensibile, fie mai rezistente la o moleculă de medicament legată, în comparație cu omologii săi nelegați, și să urmăriți aceste gene pentru a determina care gene sunt importante pentru reglarea acestui proces.
Echipa lui Shokat și Gilbert a efectuat aceste screeninguri asociate CRISPRi (reprimarea genelor) și CRISPRa (activarea genelor) în liniile celulare de leucemie umană, urmate de tratament cu un medicament anticancer experimental, RapaLink-1.
p>A fost imediat evident pentru cercetători că medicamentul asociat a răspuns distinct la unele dintre manipulările genetice în comparație cu răspunsul moleculelor sale componente, ceea ce înseamnă că RapaLink-1 este dependent de diferite căi de intrare celulară și/sau acțiunea medicamentului în comparație cu moleculele tradiționale de medicamente mici. În mod încurajator, multe dintre rezultate s-au întărit reciproc: reprimarea unei anumite gene poate provoca rezistență celulară la medicament, în timp ce activarea aceleiași gene ar promova sensibilizarea la medicament.
Rezultatele cele mai izbitoare au fost un set de trei gene strâns înrudite care păreau să promoveze activitatea RapaLink-1, dar nu au avut niciun efect asupra medicamentelor nelegate. Aceste gene codifică proteinele transmembranare induse de interferon (IFITM), care sunt cunoscute pentru rolul lor în apărarea antivirală, dar nu au existat dovezi anterioare care să sugereze că ar avea un impact asupra modului în care funcționează medicamentele. Doar prin modularea nivelurilor proteinelor IFITM, echipa ar putea schimba drastic potența medicamentului RapaLink-1 de aproximativ 30 de ori.
Oamenii de știință au analizat peste 659 de tipuri diferite de celule și au observat o corelație puternică între nivelul de expresie IFITM și sensibilitatea la RapaLink-1, susținând un rol general în diferite tipuri de celule. Și extinzându-se la un set mai mare de 17 molecule diferite de medicamente legate și nelegate, cercetătorii au stabilit că influența expresiei genei IFITM a fost consecventă în diferite tipuri de medicamente legate.
Cercetări anterioare au arătat că proteinele IFITM stau pe deasupra. suprafața celulelor noastre, recunoaște multe tipuri diferite de viruși și blochează intrarea acestora în celulele noastre, stopând astfel infecția. Dar ce legătură ar putea avea ei cu răspunsul celular la RapaLink-1? Echipa a măsurat capacitatea celulelor de a absorbi versiuni fluorescente ale RapaLink-1 și medicamente înrudite.
„Nu voi uita niciodată momentul în care am putut vizualiza pentru prima dată că a existat mai puțină absorbție a RapaLink-1 în celule cu expresie IFITM mai scăzută”, spune Lou. Reversul a fost, de asemenea, adevărat: creșterea nivelurilor IFITM a crescut rata de intrare a medicamentului în celule. Pe de altă parte, nivelurile de expresie a proteinei IFITM nu au avut niciun efect asupra cât de bine au traversat membrana celulară medicamentele „tradiționale” nelegate.
Valizând ceea ce au învățat, laboratorul Shokat a proiectat apoi două noi medicamente legate pe care le-au ipotezat că ar putea profita de această cale de intrare celulară. Ei au generat DasatiLink-1 printr-o combinație asociată cu linker a doi inhibitori cunoscuți ai proteinei leucemiei BCL-ABL1, cunoscuți ca dasatinib și asciminib. Deoarece fiecare medicament leagă un buzunar distinct pe proteina țintă, cercetătorii au motivat că versiunea legată s-ar putea atașa la două puncte de contact ca o cheie cu două capete care se inserează în două încuietori, sporindu-și specificitatea și eficacitatea.
În mod surprinzător, cercetătorii au arătat că DasatiLink-1 este deosebit de specific doar pentru kinaza BCL-ABL1, spre deosebire de specificitatea mai relaxată a celor două medicamente constitutive atunci când sunt deconectate. „Inhibitorii legați care necesită un mecanism de legare pe mai multe direcții sunt mult mai selectivi”, explică Lou, oferind avantaje substanțiale atâta timp cât pot pătrunde eficient în celule.
Datorită acestui studiu, înțelegem acum o celulară majoră. poarta de acces care leagă medicamentele utilizate pentru a pătrunde în celulele umane. Acest lucru nu numai că răspunde la o întrebare de lungă durată în biomedicină, dar deschide și calea pentru o mai bună proiectare a linkerului molecular care poate exploata această cale de intrare pentru o eficacitate și specificitate mai ridicată a medicamentelor. În viitor, Gilbert sugerează că ar putea fi posibilă „exploatarea căilor care mediază absorbția medicamentelor, cum ar fi IFITM, pentru a stimula absorbția medicamentului sau chiar pentru a viza un medicament pentru a selecta tipuri de celule.”
Tratamente care cresc IFITM. expresia ar putea fi administrată în combinație cu medicamente provocatoare pentru a stimula intrarea lor celulară și pentru a le apropia mult de țintele lor moleculare. Descoperirea acestei căi importante extinde frontierele caracteristicilor moleculare pe care le putem explora în proiectarea de noi medicamente terapeutice în viitor.
Comentarii:
Adauga Comentariu