Nova tehnika osvetljava gde lekovi idu u telu, ćeliju po ćeliju

Naučnici iz Istraživačkog instituta Skrips razvili su tehniku koja mapira vezivanje lekova u individualnim ćelijama širom čitavog tela, potencijalno objašnjavajući sporedne efekte i pomažući bezbednijem razvoju lekova.

Kada uzmete neki lek, gde on zapravo ide u vašem telu? Za većinu lekova, naučnici mogu samo da ponude osnovane pretpostavke kao odgovor. Tradicionalne metode mogu da mere koncentraciju leka u organu kao što je jetra, ali ne mogu da precizno utvrde za koje ćelije se lek vezuje – ili da otkriju neočekivana mesta gde lek deluje.

Preporučujemo

„Obično nemamo gotovo nikakvu predstavu kako lek nakon što uđe u telo zapravo reaguje sa svojom metom“, kaže profesor Li Je. „To je dosad bilo nepoznato“.

Je i kolege su razvili revolucionarnu tehniku snimanja koja osvetljava pojedinačne ćelije gde se lekovi vezuju u čitavom telu miša. Metod nazvan vCATCH upotrebljen je za mapiranje dva uveliko korišćena leka za rak.

Rezultati su pokazali da se jedan lek neočekivano veže u srcu i krvnim sudovima, što potencijalno objašnjava njegove kardiovaskularne rizike. Korišćenje ovog pristupa za otkrivanje mesta vezivanja novih lekova, tokom njihovog razvoja, moglo bi pomoći u smanjenju takvih rizika.

Klinička ispitivanja pokazuju da li lek deluje u lečenju bolesti i utvrđuju uobičajene sporedne efekte, ali šta tačno lek radi u svakoj ćeliji tela nije poznato.

Prethodne metode za praćenje lekova oslanjale su se ili na „sitnjenje“ tkiva radi analize ili na upotrebu tehnika sa niskom rezolucijom kao što je radioaktivno snimanje. U oba slučaja, istraživači su mogli da dobiju samo grubu predstavu o tome u koje organe lek ide, ali ne i tačno u koje ćelije.

Godine 2022, Jeova laboratorija je predstavila CATCH: metod osvetljavanja ćelije gde se lekovi vezuju na površinama organa poput mozga. U novom radu, taj pristup je proširen tako da sad funkcioniše svuda, uključujući duboku unutrašnjost većih organa poput mozga, srca i pluća.

CATCH funkcioniše sa kovalentnim lekovima – koji formiraju trajne veze sa svojim metama. Naučnici dodaju malenu hemijsku „ručku“ tim lekovima pre nego što ih ubrizgaju u miševe. Lekovi se vezuju kao što bi to obično činili. Nakon što se tkiva sakupe, istraživači ih tretiraju fluorescentnom oznakom i molekulom bakra koji omogućava brzu hemijsku reakciju dodajući oznaku na „ručku“ i otkrivajući gde je svaki molekul leka završio.

Ovu vrstu visokoselektivne „klik hemije“, koja sklapa hemikalije kao lego-kockice, razvio je u Institutu Skrips Karl Beri Šarples, koji je osvojio Nobelovu nagradu za hemiju 2022. godine za ovaj izum.

Da bi vCATCH radio šire kroz sisteme organa, Je i kolege su morali da prevaziđu veliki izazov: proteini u tkivima su upijali bakar potreban za hemijsku reakciju, sprečavajući prodor duboko u organe. Samo su mesta vezivanja leka na površinama organa postajala fluorescentna. Stoga su tkiva unapred tretirana bakrom i natapana bakrom i fluorescentnim oznakama.

Pošto snimanje proizvodi više terabajta podataka za svakog miša, bila je potrebna veštačka inteligencija radi identifikacije ćelija vezanih za lek širom mozga i tela.

Istraživači su novi pristup testirali mapirajući vezivanje dva ciljana leka za rak: ibrutinib, koji se koristi za lečenje kancera krvi, i afatinib, korišćen kod nemikroćelijskog raka pluća. Mape celog tela su potvrdile da se afatinib uveliko širio kroz plućno tkivo kao što je bilo očekivano.

Ibrutinib je pokazao iznenađujući obrazac. Ovaj lek, poznat po izazivanju nepravilnog rada srca i problema sa krvarenjem, vezuje se ne samo za svoje mete u krvnim ćelijama, već i za imunske ćelije u jetri, srčano tkivo i krvne sudove – što daje informacije o njegovim sporednim efektima. Istraživači sad mogu preciznije da pogledaju te ćelije i razumeju zašto se ibrutinib veže za njih.

Primene idu mnogo dalje od ova dva leka. Ispituje se da li lekovi za rak selektivno ciljaju tumorske ćelije jače nego zdrava tkiva i za koje tipove ćelija u mozgu se vezuju lekovi kao što su antidepresivi i antipsihotici.

„Ovo bi moglo biti izuzetno vredno sredstvo prilikom testiranja kandidata za lekove u kasnoj fazi da bi se osiguralo da se snažno vezuju za svoje mete i nemaju nikakvo neželjeno vezivanje u drugim organima“, kaže Je.

(Telegraf Nauka/EurekAlert)