Нови лекарствени цели за списание за здравето на клетъчните мембрани
Рецепторите, присъстващи на повърхността на нашите клетки, могат да бъдат използвани за предизвикване на физиологични ефекти и следователно да бъдат цел на молекули с терапевтични ефекти.
През последните десетилетия промените в начина ни на живот (нездравословна храна, седантиране, урбанизация, замърсяване ...), съчетани със застаряването на населението, ускориха развитието на заболявания като рак, затлъстяване, диабет. Напредъкът в науката и технологиите обаче позволява на изследователите и фармацевтичните компании да разработват нови терапевтични молекули, за да се насочат към тези патологии по-ефективно и/или по-конкретно.
Почти 70% от лекарствата, получили разрешение за пускане на пазара в световен мащаб, са насочени към мембранни рецептори. Това са протеини, разположени на повърхността на клетките на нашите тъкани и органи. Тези рецептори са способни да взаимодействат с други протеини, наречени лиганди, чрез физическа връзка. Взаимодействието на лиганда с неговия рецептор позволява предаването на сигнал в клетките. Този сигнал, когато се обработва от клетките, води до телесен физиологичен отговор. Вземете примера за OBR рецептора, разположен на повърхността на определени неврони, който взаимодейства с лептиновия си лиганд, за да намали приема на храна и да увеличи енергийните разходи. По този начин OBR/лептиновата невронална система помага да се поддържа енергийният баланс на човешкото тяло и следователно телесното ни тегло.
Има голямо разнообразие от мембранни рецептори и лиганди. Тяхната ключова роля в предаването на сигнали между екстериора и интериора на клетките обяснява тяхната привлекателност като настоящи и бъдещи терапевтични цели. В този контекст изследването е насочено към идентифициране на нови молекули, способни да взаимодействат с тези рецептори (изкуствени лиганди) и/или способни да модулират свързването на естествения лиганд с неговия рецептор.
Флуоресценция за идентифициране на нови терапевтични молекули
За да идентифицират такива молекули, изследователите първо трябва да могат да откриват и определят количествено физическото взаимодействие между лиганда и неговия рецептор. За това се установяват „тестове за свързване“ върху система in vitro: клетките, които имат рецептора, който представлява интерес върху тяхната мембрана, се поставят в пластмасови плаки, в които се извършва тестът за свързване.
Има много тестове за връзки със собствени предимства и недостатъци. Наскоро техниката HTRF е разработена и използвана като in vitro тест за свързване. Тази техника се основава на трансфера на енергия между донор и акцептор на енергия. Този енергиен трансфер е възможен само ако донорът и акцепторът са достатъчно близки в пространството, с максимално разстояние 100 Angström (1 Angström е на стойност 10-10 метра, което се равнява на порядъка на размера на атома). Донорът и акцепторът на енергия са два флуорофора: това са химикали, които флуоресцират при възбуждане от енергиен източник. Основният интерес на техниката HTRF се основава на физико-химичните свойства на енергийния донор, разработен от работата на проф. Жан-Мари Лен, Нобелова награда за химия през 1987 г.
Как да извършите теста за свързване въз основа на техниката HTRF ?
Методите на биохимичното инженерство позволяват да се свържат от една страна мембранния рецептор, който представлява интерес, с енергийния донор („рецептор-донор“), а от друга страна, интересният лиганд с енергийния акцептор („Лиганд-акцептор“) . In vitro клетки, които имат "рецептор-донор" на мембраната си, се довеждат в контакт с "лиганд-акцептор" и след това се стимулират от енергиен източник (за активиране на енергийния донорен флуорофор).
По този начин този тест за връзка позволява:
за измерване на свързващия капацитет на "лиганд-акцептор" върху "рецептор-донор" чрез количествено определяне на енергийния трансфер
за идентифициране на нови молекули, способни да увеличат свързването на лиганд/рецептор (по-голям енергиен трансфер)
за идентифициране на други молекули, които предотвратяват свързването на лиганд/рецептор (липса на пренос на енергия)
Принцип на теста за свързване, базиран на техниката HTRF. Клара Ружо, CC BY
Различни приложения: скрининг с висока производителност
Системата in vitro от пластмасови плочи, в която се извършват тези тестове за свързване, може да побере до 1536 гнезда. Следователно изследователите могат да извършат тест за свързване, като паралелно тестват до 1 536 нови молекули! Това е скрининг с висока производителност.
Има много приложения поради разнообразието на мембранните рецептори, тяхната решаваща роля в различни физиологични функции и техните последици в патологичните ситуации.
Наскоро разработихме тест за свързване, базиран на HTRF техниката за OBR рецептора и неговия лептинов лиганд. По този начин, идентифицирането на молекули, модулиращи взаимодействието OBR/лептин, би могло да бъде от терапевтичен интерес в контекста на затлъстяването, като се има предвид ролята на OBR/лептиновата невронална система за поддържане на енергийния баланс.
Ние също така разработихме анализ на свързване, базиран на HTRF техниката за VEGFR2 рецептора и неговия VEGF лиганд (6). Тъй като свързването на VEGF с неговия VEGFR2 рецептор участва в процесите на туморната ангиогенеза (образуване на кръвоносни съдове при ракови тумори) и метастази, идентифицирането на молекули, предотвратяващи това взаимодействие, би било пробив в изследванията на рака.
Тази статия е препубликувана от The Conversation под лиценз Creative Commons. Прочетете оригиналната статия.