Более трети американцев страдают от различных форм острой или хронической боли. Среди пожилых эта цифра превышает 40%. Порой хроническая боль столь невыносима, что толкает людей на самоубийство.
Самым популярным способом облегчить сильную боль остаются опиоидные препараты, например, морфин, оксикодон и гидрокодон. Принцип их работы заключается в воздействии на белки, известные как мю-опиоидные рецепторы (МОР). МОР встроены в мембрану нейронов головного мозга и при активации препаратом блокируют болевые сигналы.
Однако опиоидные «убийцы боли» смертельно опасны и для пациентов. Многие из них воздействуют на участки мозга, отвечающие за ощущение удовольствия и важные физиологические реакции. Первое может привести к зависимости, второе — к смерти.
Например, если препарат свяжется с МОР в стволе мозга, дыхание замедлится. При передозировке оно остановится и пациент умрет.
Пока не существует способа сделать работу традиционных опиоидных препаратов избирательной. Однако на их основе можно разработать новые молекулы, которые будут подавлять боль без риска убить пациента или превратить его в наркомана. Именно этим заняты исследователи из Университета Северной Каролины (США), о работе которых рассказывает Conversation.
Ученые решили отвлечься от МОР и обратить внимание на другие виды опиоидных рецепторов — каппа (КОР) и дельта (ДОР). Они также способны менять восприятие боли, но действие лишь немногих препаратов направлено на КОР, и ни одного — на ДОР. Причина заключается в том, что функции этих рецепторов до сих пор плохо изучены.
Недавние исследования показали, что КОР может блокировать болевые сигналы, не вызывая эйфорию и зависимости. Более того, он не замедляет дыхание. Единственными побочными эффектами манипуляций с каппа-рецептором были беспокойство и сонливость — неприятные, но не смертельные.
Эти данные открыли путь к созданию «избирательных» опиоидов, безопасных для пациентов. Вместо того, чтобы в течение долгих месяцев тестировать тысячи веществ из химических библиотек, исследователи из Северной Каролины применили иной подход. Этот метод известен как структурный дизайн лекарств.
Вначале ученые сделали фотографию каппа-рецептора в высоком разрешении, которая показывала расположение каждого атома. Затем они заставили компьютерную программу проанализировать 35 миллионов химических соединений из цифровой библиотеки в поисках тех, что подходят к рецептору так же точно, как ключ к замку.
Работа еще далека от завершения, но исследователям уже удалось обнаружить несколько перспективных молекул. Эти вещества соединяются лишь с КОР, игнорируя другие рецепторы. Более того, они воздействуют только на те участки каппа-рецепторов, что блокируют боль, и не затрагивают ины6е функции. Достичь такой избирательности удалось благодаря точному анализу структуры КОР. Следующая цель исследователей — превратить многообещающие молекулы в безопасные лекарства.
В разработке новых лекарств фармацевтам поможет виртуальная реальность. VR-инструмент, разработанный в компании C4XD, позволяет специалисту увидеть точную модель молекулы лекарства или рецептора в нужном масштабе. Благодаря новой технологии можно даже следить за динамикой соединения.
