Исследователи из Медицинского факультета Бостонского университета (BUSM) разработали и внедрили новую технологию. Она позволит лучше понять, как клетки человека общаются друг с другом, как это общение нарушается при заболеваниях человека и как это можно исправить фармакологически. Исследование опубликовано в научном журнале Cell.
Технология ученых состоит из набора «биосенсоров». Они представляют собой искусственные гены, которые можно вводить в клетки, чтобы сообщать в режиме реального времени, когда включена важная группа сигнальных молекул. Эти сигнальные молекулы, G-белки, являются молекулярными переключателями в клетках. Их включает большое семейство рецепторных белков, которые распознают очень широкий спектр раздражителей, включая свет, запахи, нейротрансмиттеры и гормоны.
Этот сигнальный механизм изучался в течение нескольких десятилетий. Однако «новые биосенсоры» разработаны для изучения G-белков с точностью, которая была невозможна раньше.
Ученые называют их «шпионами» — они могут сообщить исследователям все, что делают G-белки в режиме реального времени, но без вмешательства в наблюдаемый процесс передачи сигналов. Более того, биосенсоры имеют преимущество в простоте внедрения, что позволяет ученым изучать G-белки непосредственно в экспериментальных системах, которые ранее были недоступны.
Исследователи использовали молекулярную инженерию для создания биосенсоров. Они заимствовали части из существующих генов, включая те, что кодируют флуоресцентные белки у медуз; также белки, которые заставляют мышцы сокращаться, светоизлучающие белки из глубоководных креветок и белки, которые специфически распознают активные G-белки. Затем ученые представили сконструированные гены, которые превращают биосенсоры в несколько различных типов клеток, и изучили, как они реагируют на стимуляцию естественными стимулами — нейротрансмиттерами или клинически используемыми препаратами.
По словам исследователей, более трети одобренных FDA (Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США) препаратов работают по принципу активации или ингибирования передачи сигналов G-белками, включая обычные лекарства от аллергии, назальные средства, часто прописываемые лекарства от артериального давления. Кроме того, в эти препараты входят и те, которыми лечат от болезни Паркинсона, а также анальгетики, антипсихотики и опиоиды.
Ученые полагают, что эти «биосенсоры» могут быть полезными для открытия и разработки новых лекарств, а также для более полного понимания принципов действия многих существующих лекарств. Исследователи смогут более легко и точно определять лекарственные препараты, которые с большей вероятностью будут успешными в клинических испытаниях. Сейчас многие лекарственные средства, которые первоначально демонстрируют перспективность в экспериментальных системах, в конечном итоге не дают клинических результатов.
Читать также
Выяснилось, что заставило цивилизацию майя покинуть свои города
На 3 день болезни большинство больных COVID-19 теряют обоняние и часто страдают насморком
Минздрав Беларуси снова поменял правила лечения COVID-19. Кого теперь отправят в больницу