Berusende lysfølsomme

ETH -kemikere har syntetiseret flere varianter af THC, den aktive ingrediens i cannabis. Dens struktur kan ændres med lys, og forskerne har brugt dette til at skabe et nyt værktøj, der kan bruges til mere effektivt at studere kroppens eget cannabinoidsystem.

Når mange mennesker hører forkortelsen THC (tetrahydrocannabinol), de tænker straks på at ryge marihuana og beruselse. Men stoffet er også interessant for medicin - det lindrer muskelkramper, smerte, appetitløshed og kvalme. THC virker ved at binde til de tilsvarende cannabinoid-1 (CB1) receptorer, som er placeret i cellemembranen og findes i stort antal i central- og perifert nervesystem. CB1 -receptorer spiller en vigtig rolle i hukommelsen, motorisk koordination, humør og kognitive processer.

Når et THC -molekyle binder til en af ​​disse CB1 -receptorer, det skifter form, udløser en kaskade af signaler inde i cellen. Imidlertid, det er stadig svært at studere CB1 -receptorer og deres mangfoldige funktioner, fordi cannabinoider som THC er meget lipofile, så de indlejrer sig ofte i membranerne lavet af fedtmolekyler på en ukontrolleret måde. For at kunne bruge THC eller dets varianter mere præcist til farmaceutiske og medicinske applikationer, det er derfor vigtigt at få en bedre forståelse af CB1 -receptorer.

For at studere de forskellige interaktioner mellem CB1 -receptorer og cannabinoider, en gruppe kemikere under ledelse af ETH -professor Erick Carreira syntetiserede THC -molekyler. Deres struktur kan ændres med lys. Forskerne offentliggjorde deres resultater i det seneste nummer af Journal of the American Chemical Society .

Forskerne syntetiserede fire varianter, eller derivater, THC ved at fastgøre en lysfølsom "antenne" til THC-molekylet. Denne antenne gør det muligt at bruge lys med en bestemt bølgelængde til præcist at manipulere det ændrede molekyle. Ultraviolet lys ændrer antennens rumlige struktur, og denne ændring kan vendes igen med blåt lys.

Forskerne testede to af disse derivater i en levende cellekultur. Derivaterne lagde til med CB1 -receptorer på samme måde som naturligt forekommende THC. Da forskerne bestrålede THC -derivatet med ultraviolet lys, dets struktur ændrede sig, som forskerne forventede, følgelig aktivering af CB1 -receptoren. Dette udløser reaktioner såsom åbningen af ​​kaliumionkanalerne i cellemembranen, hvilket får kaliumioner til at strømme ud af cellen. Forskerne var i stand til at måle dette med en elektrode indsat i cellen.

Ved bestråling med blåt lys, THC -derivatet vendte tilbage til sin oprindelige form, deaktiverer CB1 -receptoren som følge heraf. Ionkanalerne lukkede, og strømmen af ​​kalium stoppede. Forskerne var i stand til at aktivere og deaktivere disse processer ved hjælp af de tilsvarende farvede lyspulser.

"Dette værk er vores vellykkede principprincip:lysfølsomme THC-varianter er et egnet værktøj til styring og påvirkning af CB1-receptorer, "siger Michael Schafroth, en doktorand med ETH -professor Carreira og stor bidragyder til undersøgelsen. Han tilføjede, at de nu har lagt et vigtigt fundament for yderligere projekter, der allerede er i gang; for eksempel, en anden doktorand i Carreiras gruppe, Roman Sarott, arbejder på at syntetisere yderligere THC-derivater, der reagerer på rødt lys med lang bølgelængde. "Rødt lys trænger dybere ind i væv end blåt lys, "siger Sarott." Hvis vi vil studere CB1 -receptorer i en levende organisme, vi har brug for molekyler, der er følsomme over for rødt lys. "

Ud over forskerne fra Carreiras gruppe, førende forskere fra New York University (NYU), Indiana University Bloomington (IUB) og University of Southern California (USC) samt Ludwig-Maximilian University i München var involveret i det tværfaglige projekt. De biologiske eksperimenter blev udført af James Frank og Dirk Trauner.

Mange kulturer har længe kendt til den berusende og terapeutiske virkning af THC. Identifikationen af ​​THC førte til sidst til opdagelsen af ​​endocannabinoid -systemet, som involverer kroppens indfødte såvel som eksogene stoffer i cannabinoider -klassen samt deres receptorer i kroppen.

Lægemiddelindustrien er også interesseret i at få en bedre forståelse af endocannabinoid -systemet, så det bedre kan bruge specifikke komponenter til farmaceutiske formål. Systemet betragtes som et muligt udgangspunkt for behandlinger for afhængighed, fedme, depression og endda Alzheimers og Parkinsons.