Onderzoekers gebruiken zombie-achtige cellen die zich aan de buitenkant normaal gedragen, maar zijn gevuld met magnetische deeltjes binnenin, om potentiële medicijnen uit natuurlijke producten te screenen.

Ontdekt aan de Universiteit van Alabama, de methode zou een moeizame taak kunnen versnellen die de ontdekking van geneesmiddelen vertraagt, volgens bevindingen in een paper gepubliceerd in het tijdschrift nanoschaal .

De methode maakt gebruik van magnetische nanodeeltjes bedekt met een biologisch celmembraan als lokmiddel om farmacologisch actieve verbindingen uit planten en andere natuurlijke organismen zoals schimmels te vissen. Het sorteert snel door honderden, mogelijk duizenden, van verbindingen gevonden in een natuurlijk product in een paar dagen, een proces dat weken of maanden kan duren met behulp van traditionele screeningmethoden.

Het werk werd gedaan in de laboratoria van Dr. Lukasz M. Ciesla, UA universitair docent biologische wetenschappen, en Dr. Yuping Bao, UA universitair hoofddocent chemische en biologische technologie. De hoofdauteur is Dr. Jennifer Sherwood, een voormalig onderzoeker in Bao's lab die in 2018 promoveerde aan de UA.

"Dit lost een van de belangrijkste problemen en knelpunten op bij het ontdekken van geneesmiddelen uit natuurlijke producten, " Zei Ciesla. "Het versnelt dramatisch het proces van de identificatie van nieuwe drugsleads."

Ongeveer 70 procent van de medicijnen die zijn goedgekeurd door de federale Food and Drug Administration, werden voor het eerst in de natuur geïdentificeerd, maar het is tijdrovend om mogelijke chemische verbindingen uit de overvloed aan planten te verwijderen.

Farmaceutisch onderzoek heeft zich voornamelijk gericht op bibliotheken van gesynthetiseerde chemische verbindingen die zijn afgestemd op een specifiek doel. Echter, de natuur is diverser in de samenstellingen die het creëert, en planten produceren verbindingen die zijn ontworpen voor een biologische reactie. Dezelfde wegen die een chemische stof gebruikt om een ​​insect af te weren, bijvoorbeeld, kan omgaan met mensen.

"Planten produceren chemicaliën met structuren die we ons onmogelijk kunnen voorstellen, ' zei Ciesla.

Natuurlijke monsters, Hoewel, zijn ingewikkeld. Een extract van een plant produceert tientallen chemische verbindingen, en het vinden van een die farmacologische belofte vertoont, wordt gedaan door ze afzonderlijk te isoleren en te screenen.

De nieuwe methode maakt gebruik van ionische oplosmiddelen om de ingewanden van een cel uit te logen en de celschil rond ijzeroxide nanodeeltjes te wikkelen. Ze worden ingebracht in een plantenextract.

De inkapseling van de magnetische kralen van ijzeroxide met een celmembraan behoudt de functie van de transmembraaneiwitten die fungeren als receptoren voor actieve verbindingen, die zich binden aan de gecoate nanodeeltjes.

Als een zombie die beweegt ondanks dat hij dood is, de cel is niet langer een actieve menselijke cel, toch blijft zijn membraan functioneren. Dit voordeel onderscheidt het van computationele methoden die chemische interactie simuleren in één, statische toestand, zei Ciesla.

"We hebben de receptor in zijn natuurlijke omgeving die zich gedraagt ​​​​zoals hij zich normaal in een cel gedraagt, " hij zei.

Als er een verbinding in het natuurlijke extract zit die kan interageren met de receptor, ze zullen aan het oppervlak van de nanodeeltjes blijven plakken. Een magneet kan worden gebruikt om de nanodeeltjes van het extract te scheiden, en oplosmiddelen kunnen ze losmaken, wat de mogelijke farmacologisch actieve verbindingen oplevert.

Het UA-team gebruikte celmembranen met nicotinereceptoren als coating, maar elke transmembraanreceptor zou kunnen worden gebruikt als manier om naar verbindingen te zoeken, zei Ciesla.

"Het leuke van dit project is dat het niet beperkt is, " zei Bao. "Het enige wat je hoeft te doen is het celtype uit te schakelen, en je kunt een ander type kandidaat-geneesmiddel uitvissen."

Ciesla benadrukt dat deze methode slechts een eerste stap is in het lange proces van het maken van medicijnen om een ​​ziekte te behandelen, maar het is veelbelovend in het helpen vinden van medicinale toepassingen van natuurlijke producten.