У минулому людство часто знаходило лікувальні речовини майже випадково. Наприклад, наші предки, використовуючи рослини у повсякденному житті, помічали, що відвар з певного коріння знижує температуру або настій листя допомагає заспокоїти біль. Такі відкриття робилися методом спроб і помилок: якщо якась трав’яна суміш приносила полегшення, її починали застосовувати і передавати знання наступним поколінням. Проте при цьому ніхто достеменно не розумів, чому саме ця рослина допомагає, які речовини відповідають за лікувальну дію і як вони взаємодіють з організмом. Накопичені в такий спосіб знання не слід вважати малоцінними. Знання “народної медицини” дає вченим напрямок, де можна шукати поки невідомі потенційно корисні сполуки. Ми розповідали про це в матеріалі про мови, що зникають, та медичні знання в них. Також радимо прочитати цікавенну історію про винайдення рапаміцину.

Сучасний процес винайдення ліків став набагато складнішим і точнішим. Тепер розробка нових препаратів — це багаторівневий науковий пошук, в якому беруть участь десятки фахівців різного профілю: хіміки, біологи, фармакологи, лікарі, біоінформатики, інженери з розробки обладнання. Спершу дослідники визначають потенційну “мішень” — конкретну молекулу в організмі або патологічний процес, на який впливатиме майбутній препарат. Далі за допомогою комп’ютерного моделювання, хімічного синтезу та високоточного обладнання підбираються й модифікуються речовини, що можуть зв’язуватися з цією мішенню та змінювати її роботу у потрібному напрямку.

Наступним етапом є ретельне лабораторне тестування на клітинних культурах, а згодом і на тваринних моделях для перевірки безпечності та ефективності. І лише після цього, пройшовши серію клінічних досліджень за участю добровольців, новий препарат може потрапити на ринок. Такий підхід займає більше часу і ресурсів, але натомість дає чітке наукове розуміння дії ліків. Завдяки цьому ми отримуємо засоби лікування, точність та надійність яких значно перевищують неконтрольовані давні методи.

Ми писали раніше про розробку потенційних модуляторів ГАМК_А рецепторів, що можуть бути використаними для коригування багатьох медичних станів – від епілепсії до розладів сну.

Цей підхід отримав розвиток завдяки грантовій підтримці від Національного Фонду Досліджень України. Колектив авторів з Інституту фізіології ім. О. О. Богомольця НАН України у співпраці із командою хіміків вирішив застосувати його для розробки потенційних модуляторів двох важливих іонних каналів.

Проєкт “Взаємодія між ГАМК_А рецепторами та ASIC каналами у  якості новітньої молекулярної мішені для терапії стрес індукованої інсомнії” спрямований на дослідження взаємодії між згаданими вище рецепторами до головного гальмівного нейромедіатора нервової системи (ГАМК) та протончутливими (ASIC) каналами як новітньої молекулярної мішені для терапії стрес-індукованої  інсомнії.

ГАМКА-рецептори є ключовими посередниками гальмування у центральній нервовій системі. Фармакологічний вплив на них лежить в основі дії багатьох седативних і снодійних препаратів, проте майже усі з них мають побічні ефекти або призводять до формування залежності. Відкриті у Інституті фізіології ім. О. О. Богомольця протончутливі йонні канали (ASIC) також працюють у синапсі, місці контакту нервових клітин, проте не опосередковують вплив головного нейромедіатору (як то гальмівний ГАМК або збудливий глутамат), а функціонують як допоміжний механізм.

Розлади сну є серйозною проблемою сучасного суспільства. Найпоширенішою їх формою  є інсомнія (безсоння), що проявляється як проблеми з засинанням та/або спанням. Розлади сну  пов’язані з негативними наслідками для здоров’я як то зниження якості життя та вища  смертність. Симптоми безсоння є однією з найчастіших медичних проблем, яка турбує  близько 1/3 дорослого населення світу, а в Україні, зважаючи на щоденні тривоги, обстріли та інші наслідки воєнної агресії російської федерації, ситуація може бути навіть гіршою.

Автори пропонують із використанням хемоінформатичних підходів та сучасних методів  комп’ютерного моделювання розроблення низькомолекулярних хімічних  зондів, за допомогою яких можна буде тестувати ГАМК_А та ASIC канали. Також буде проведений детальний in silico аналіз та побудовано фармакофорні моделі для  відбору потенційних регуляторів роботи цих каналів. Згенеровані in silico та  оптимізовані методами медичної хімії структури тестуватимуть in vitro. Сполуки з  найкращими показниками будуть використані як хімічні зонди для in vivo моделювання  стрес-індукованої інсомнії. Такий інтегрований підхід (хемоінформатичне генерування та  аналіз хімічного простору – мед.хім. дизайн – докінг – молекулярна динаміка – оргсинтез – in  vitro скринінг – in vivo моделювання методами хімічної генетики) для вивчення ролі ГАМК_A  та ASIC каналів у розладах сну пропонується вперше.

Проєкт стартував у серпні 2024 року, його виконавці закупили необхідне обладнання та матеріали, впровадили моделі інсомнії та методи аналізу сну, хімічна команда напрацювала певну кількість новітніх сполук, що будуть тестуватися протягом наступних етапів виконання гранту.

Таким чином, якщо раніше винайдення ліків було схоже на пошук скарбів навпомацки в темряві, то нині — це складна й керована експедиція з добре продуманим маршрутом, чіткою метою та інструментами, що дозволяють “підсвітити” шлях знанням та технологіями. Реалізація описаного проєкту підвищить конкурентоспроможність української науки і технологій на міжнародному ринку, сприятиме залученню інвестицій у фармацевтичну галузь, розвитку стартапів та створенню висококваліфікованих робочих місць. Розширення власної доказової бази в галузі біомедицини та нейрофізіології підсилить позиції України як інноваційного центру в цій сфері.

Інформація про проєкт на сайті ІФБ

Проєкт “Взаємодія між ГАМК_А рецепторами та ASIC каналами у  якості новітньої молекулярної мішені для терапії стрес індукованої інсомнії” фінансується грантом НФДУ №2023.03/0181.