Psychedelica zoals LSD en paddo's zijn zeer effectief gebleken bij de behandeling van depressie en posttraumatische stressstoornissen, maar medisch gebruik van deze medicijnen wordt beperkt door de hallucinaties die ze veroorzaken.

"Wat als we medicijnen zouden kunnen herontwerpen om hun voordelen te behouden en tegelijkertijd hun ongewenste bijwerkingen te elimineren?" vraagt ​​Ron Dror, een universitair hoofddocent computerwetenschappen aan Stanford. Drors lab ontwikkelt computersimulaties om onderzoekers daarbij te helpen.

In een artikel gepubliceerd in Wetenschap , Het team van Dror beschrijft ontdekkingen die kunnen worden gebruikt om bijwerkingen te minimaliseren of te elimineren in een brede klasse van geneesmiddelen die zich richten op G-eiwit-gekoppelde receptoren, of GPCR's. GPCR's zijn eiwitten die in alle menselijke cellen worden aangetroffen. LSD en andere psychedelica zijn moleculen die zich hechten aan GPCR's, net als ongeveer een derde van alle geneesmiddelen op recept, inclusief antihistaminica, bètablokkers en opioïden. Dit moleculaire mechanisme is zo belangrijk dat Stanford-professor Brian Kobilka de Nobelprijs voor scheikunde 2012 deelde voor zijn rol bij het ontdekken hoe GPCR's werken.

Wanneer een medicijnmolecuul hecht aan een GPCR, het veroorzaakt meerdere gelijktijdige veranderingen in de cel, sommige nuttig en sommige gevaarlijk.

Door simulaties van een GPCR met verschillende moleculen te vergelijken, Het team van Dror was in staat om vast te stellen hoe een medicijnmolecuul de vorm van de GPCR kan veranderen om gunstige effecten te leveren en bijwerkingen te vermijden. iets dat tot nu toe mysterieus was gebleven. Op basis van deze resultaten, de onderzoekers ontwierpen nieuwe moleculen die inderdaad gunstige veranderingen in cellen veroorzaakten, zonder ongewenste wijzigingen. Hoewel deze ontworpen moleculen nog niet geschikt zijn voor gebruik als medicijn bij mensen, ze vertegenwoordigen een cruciale eerste stap in de richting van de ontwikkeling van geneesmiddelen zonder bijwerkingen.

Vandaag, onderzoekers testen doorgaans miljoenen kandidaat-geneesmiddelen - eerst in reageerbuizen, dan bij dieren en tenslotte bij mensen - in de hoop het magische molecuul te vinden dat zowel effectief als veilig is, wat betekent dat eventuele bijwerkingen aanvaardbaar zijn. Deze enorme onderneming duurt doorgaans vele jaren en kost miljarden dollars, en het resulterende medicijn heeft nog steeds vaak enkele frustrerende bijwerkingen.

De ontdekkingen van Dror's team beloven onderzoekers in staat te stellen veel van dat vallen en opstaan ​​te omzeilen, zodat ze veelbelovende kandidaat-geneesmiddelen sneller in dier- en mensproeven kunnen brengen, en met een grotere kans dat deze potentiële medicijnen zeer veilig en effectief zullen blijken te zijn.

Postdoctoraal onderzoeker Carl-Mikael Suomivuori en voormalig afgestudeerde student Naomi Latorraca leidden een team van 11 leden, waaronder Robert Lefkowitz van Duke University, met wie Kobilka de Nobelprijs deelde, en Andrew Kruse van de universiteit van Harvard, oud-leerling van Kobilka.

"Naast het onthullen hoe een medicijnmolecuul ervoor kan zorgen dat een GPCR alleen gunstige effecten teweegbrengt, "Dor zei, "We hebben deze bevindingen gebruikt om moleculen te ontwerpen met de gewenste fysiologische eigenschappen, dat is iets dat veel laboratoria al heel lang proberen te doen."

"Gewapend met onze resultaten, onderzoekers kunnen nieuwe en betere manieren bedenken om medicijnen te ontwerpen die hun effectiviteit behouden en minder gevaren opleveren, " zei Dror. Hij hoopt dat dergelijk onderzoek uiteindelijk de gevaarlijke bijwerkingen van medicijnen die worden gebruikt om een ​​breed scala aan ziekten te behandelen, zal elimineren, inclusief hartaandoeningen, psychiatrische stoornissen en chronische pijn.