Hluboké učení odhaluje, proč mají syntetické kanabinoidy škodlivé účinky.

Hluboké učení odhaluje, proč mají syntetické kanabinoidy škodlivé účinky.

Nové psychoaktivní látky a jejich význam

Nové psychoaktivní látky (NPS) byly původně vyvinuty jako možné léky proti bolesti, ale byly vyřazeny kvůli nežádoucím vedlejším účinkům. Nová studie z University of Illinois Urbana-Champaign ukázala, že tyto látky mohou mít stále farmaceutickou hodnotu, pokud vědci lépe porozumí příčinám těchto vedlejších účinků.

Co jsou nové psychoaktivní látky?

Nové psychoaktivní látky jsou syntetické sloučeniny. Jedna třída z nich napodobuje účinky klasických kanabinoidů nalezených v rostlině konopí. Na rozdíl od klasických kanabinoidů NPS aktivují různé signální dráhy v lidském mozku. To může vést k vážnějším psychickým následkům.

Výsledky studie

Studie zjistila, že NPS často aktivují signální dráhu známou jako „cesta beta-arestinu“ namísto „dráhy G-proteinu“, kterou obvykle používají klasické kanabinoidy. Toto přepínání signálních drah může zvýšit vedlejší účinky.

Výsledky byly publikovány v odborném časopiseeLifezveřejněno.

Největší třída NPS se často prodává jako pouliční drogy Fubinaca, Chimica a Pinaca. Kromě nežádoucích vedlejších účinků se vzorce používané k výrobě NPS liší, což ztěžuje jejich detekci při standardních testech na léky.

Diwakar Shukla, profesor chemického a biomolekulárního inženýrství, University of Illinois Urbana-Champaign

Jak výzkum funguje?

V laboratoři použil postgraduální student Soumajit Dutta novou simulační metodu nazvanou Transition-Based Reweighting Method (TRAM) k odhadu termodynamiky a kinetiky pomalých molekulárních procesů. Tato metoda umožnila týmu pozorovat vzácné pomalé molekulární procesy, ke kterým dochází, když se NPS uvolňuje z kanabinoidních receptorů.

Kromě toho vědci použili platformu Folding@Home, která umožňuje milionům dobrovolníků po celém světě poskytovat výpočetní výkon. Tento přístup umožnil týmu spustit mnoho simulací paralelně a sloučit výsledky.

Co to znamená pro budoucnost?

Tyto metody umožnily výzkumníkům získat nové fyzikální poznatky o interakcích NPS s receptory. Tyto poznatky byly dříve obtížně dostupné kvůli výpočetním omezením. Výzkum ukazuje cestu k bezpečnějším lékům na bázi kanabinoidů, které by se mohly vyhnout škodlivým vedlejším účinkům.

Odhalením signálů NPS, které jsou spojeny se závažnějšími účinky, mohou nyní výzkumníci navrhnout nové molekuly, které se vyhýbají těmto signálním drahám pro lékařské aplikace. Shukla vysvětlil, že jejich zjištění by mohla vést více výzkumníků k vývoji sloučenin, které se vážou méně pevně nebo se snadněji rozpadají, což potenciálně snižuje škodlivé účinky léků.

Tento výzkum podpořily National Institutes of Health a National Science Foundation. Shukla je také spojen s chemií, bioinženýrstvím, Národním centrem pro superpočítačové aplikace, Centrem pro digitální zemědělství a Carl R. Woese Institutem pro genomickou biologii.

Zdroje: