צוות בינלאומי המערב את המכון למחקר כימי, מרכז משותף של אוניברסיטת סביליה ומועצת המחקר הלאומית הספרדית, פיתח טכניקה חדשה שתאיץ את העיצוב של תרופות המכוונות לתעלות יונים, סוג של חלבון קרום התא המעורב במחלות רבות, החל מהפרעות פסיכיאטריות ועד לסוגים שונים של סרטן.
המחקר, שבוצע בשיתוף עם אוניברסיטת מזרח אנגליה ומכון קדראם (שניהם בבריטניה), פורסם בכתב העת של האגודה האמריקנית לכימיה.
תעלות יונים הן חלבוני קרום התא המווסתים את מעבר היונים לתא. הם חיוניים בתהליכים מגוונים כמו העברת עצבים, התכווצות שרירים ותגובה חיסונית וחוסר תפקודם קשור להפרעות רבות, מה שהופך אותם למטרות טיפוליות לעניין רב.
עד עכשיו, לימוד האופן שבו תרופות מקיימות אינטראקציה עם חלבונים אלה דרש בידודם, תהליך מורכב מבחינה טכנית שיכול לשנות את התנהגותם. הטכניקה שלנו, המבוססת על תהודה מגנטית גרעינית, מאפשרת לנו ללמוד את האינטראקציות הללו בתאים חיים, מה שמספק מידע רלוונטי יותר מבחינה ביולוגית".
חסוס אנגולו, המכון למחקר כימי
הטכניקה החדשה מהירה יותר (מבוססת על ניסויים שנמשכים פחות משעה), חסכונית יותר ופשוטה יותר באופן משמעותי, שכן היא מייתרת את הצורך בטיהור חלבון מקדים מורכב או תהליכי מניפולציה של דגימות.
החוקרים מאמינים שהשיטה שלהם יכולה להפוך לכלי סטנדרטי למחקרי מבנה-פעילות, המבקשים להבין כיצד המבנה הכימי של מולקולה קשור להשפעה הפרמקולוגית שלה.
"הטכניקה שלנו יכולה להאיץ משמעותית את הפיתוח של תרופות המכוונות לתעלות יונים וחלבוני ממברנה אחרים, ולפתוח אפשרויות מחקר חדשות בתחומים רבים, ממחלות נוירולוגיות וקרדיווסקולריות ועד למחלות מטבוליות ואונקולוגיות", אומרת ליאן סטוקס מאוניברסיטת מזרח אנגליה.
כלי חדש למחקרים תרופתיים
הטכניקה החדשה נוסתה על קולטני P2X7, תעלות יונים המהוות מטרות טיפוליות לדיכאון, הפרעות מסוימות בספקטרום האוטיזם וסוגים מסוימים של סרטן.
"הראינו שאנו יכולים לזהות, על תאים חיים, אילו חלקים מהתרופה מקיימים אינטראקציה עם החלבון, מה שמאפשר לנו לייעל את האינטראקציות הללו; זהו מידע חיוני לפיתוח תרופות יעילות וספציפיות יותר", אומרת סרינה מונקו, חוקרת במכון Quadram בנוריץ'.
בנוסף, הודות לתוכנה שפותחה ב-IIQ-CSIC-US, המחברים שילבו את הנתונים הניסויים שלהם עם מודלים תלת מימדיים של קישור לקולטן לתרופה, שנוצרו באמצעות ביואינפורמטיקה. זה איפשר להם לאמת אילו מודלים שנוצרו על ידי מחשב התאימו בפועל לתצפיות מעבדה.
"ניתן להשוות את האינטראקציה בין תרופה לחלבון למנעול ומפתח: חלבון הממברנה הוא המנעול והמפתח שלנו הוא התרופה. אבל אנחנו לא רק צריכים למצוא את המפתח המתאים, אנחנו גם צריכים להבין איך להכניס אותו כדי שייפתח בצורה יעילה יותר", מסביר אנגולו. "מודלים ביואינפורמטיים חיוניים לתכנון תרופות חדשות. היכולת לאמת מודלים ממוחשבים תלת מימדיים על תאים חיים מייצגת פרדיגמה חדשה בפיתוח תרופות המכוונות לחלבונים אלה", מסכם החוקר.
המחקר מומן על ידי מועצת המחקר לביוטכנולוגיה וביולוגית של בריטניה (BBSRC), UKRI Future Leaders Fellowship ומשרד המדע והחדשנות הספרדי (יחד עם הקרן האירופית לפיתוח אזורי ERDF).
