Forskere fremskynder metode til opdagelse af lægemidler via zombie-lignende celler

Forskere bruger zombie-lignende celler, der opfører sig normalt på ydersiden, men er fyldt med magnetiske partikler indeni, at screene potentielle lægemidler fra naturlige produkter.

Opdaget på University of Alabama, metoden kunne fremskynde en besværlig opgave, der bremser lægemiddelopdagelsen, ifølge resultater i et papir offentliggjort i tidsskriftet Nanoskala .

Metoden anvender magnetiske nanopartikler belagt med en biologisk cellemembran som lokkemiddel til at udfiske farmakologisk aktive forbindelser fra planter og andre naturlige organismer såsom svampe. Det sorterer hurtigt i hundredvis, muligvis tusinder, af forbindelser fundet i et naturprodukt i løbet af få dage, en proces, der kan tage uger eller måneder ved brug af traditionelle screeningsmetoder.

Arbejdet blev udført i laboratorierne hos Dr. Lukasz M. Ciesla, UA assisterende professor i biologiske videnskaber, og Dr. Yuping Bao, UA lektor i kemi og biologisk teknik. Hovedforfatteren er Dr. Jennifer Sherwood, en tidligere forsker i Baos laboratorium, der fik sin doktorgrad fra UA i 2018.

"Dette løser et af hovedproblemerne og flaskehalse i opdagelse af stoffer fra naturlige produkter, " sagde Ciesla. "Det fremskynder dramatisk processen med identifikation af nye lægemiddelledninger."

Omkring 70 procent af lægemidler godkendt af den føderale fødevare- og lægemiddeladministration blev først identificeret i naturen, men det er tidskrævende at drille mulige kemiske forbindelser ud fra overfloden af ​​planter.

Farmaceutisk forskning har for det meste drejet sig om biblioteker af syntetiserede kemiske forbindelser, der er indstillet til et specifikt formål. Imidlertid, naturen er mere forskelligartet i de forbindelser, den skaber, og planter producerer forbindelser designet til en biologisk reaktion. De samme veje et kemikalie bruger til at afværge et insekt, for eksempel, kan interagere med mennesker.

"Planter producerer kemikalier med strukturer, vi umuligt kan forestille os, "Sagde Ciesla.

Naturlige prøver, selvom, er komplekse. Et ekstrakt af en plante producerer snesevis af kemiske forbindelser, og at finde en, der viser farmakologisk løfte, sker ved at isolere og screene dem individuelt.

Den nye metode bruger ioniske opløsningsmidler til at udsuge indersiden af ​​en celle og pakke cellens skal rundt om jernoxidnanopartikler. De indsættes i et planteekstrakt.

Indkapslingen af ​​de magnetiske perler af jernoxid med en cellemembran bevarer funktionen af ​​de transmembrane proteiner, der fungerer som receptorer for aktive forbindelser, som binder til de overtrukne nanopartikler.

Som en zombie, der bevæger sig på trods af at han var død, cellen er ikke længere en aktiv menneskelig celle, alligevel fortsætter dens membran med at fungere. Denne fordel adskiller den fra beregningsmetoder, der simulerer kemisk interaktion i én, statisk tilstand, Sagde Ciesla.

"Vi har receptoren i sit naturlige miljø, der opfører sig, som den normalt opfører sig i en celle, " han sagde.

Hvis der er en forbindelse i det naturlige ekstrakt, der kan interagere med receptoren, de vil klæbe til overfladen af ​​nanopartiklerne. En magnet kan bruges til at adskille nanopartiklerne fra ekstraktet, og opløsningsmidler kan løsne dem, hvilket giver de mulige farmakologisk aktive forbindelser.

UA-holdet brugte cellemembraner med nikotinreceptorer som belægning, men enhver transmembran receptor kunne bruges som måde at søge efter forbindelser på, sagde Ciesla.

"Det fede ved dette projekt er, at det ikke er begrænset, " sagde Bao. "Alt du skal gøre er at skifte celletypen fra, og du kan fiske en anden type lægemiddelkandidat frem."

Ciesla understreger, at denne metode kun er et første skridt i den lange proces med at skabe lægemidler til behandling af en sygdom, men det viser løfte om at hjælpe med at finde medicinske anvendelser fra naturlige produkter.