Syvä oppiminen paljastaa, miksi synteettiset kannabinoidit aiheuttavat haitallisia vaikutuksia.

Syvä oppiminen paljastaa, miksi synteettiset kannabinoidit aiheuttavat haitallisia vaikutuksia.

Uudet psykoaktiiviset aineet ja niiden merkitys

Uudet psykoaktiiviset aineet (NPS) kehitettiin alun perin mahdollisiksi kipulääkkeiksi, mutta ne hylättiin ei-toivottujen sivuvaikutusten vuoksi. Illinoisin yliopiston Urbana-Champaignin uusi tutkimus on osoittanut, että näillä aineilla voi silti olla farmaseuttista arvoa, jos tutkijat ymmärtävät paremmin näiden sivuvaikutusten syitä.

Mitä ovat uudet psykoaktiiviset aineet?

Uudet psykoaktiiviset aineet ovat synteettisiä yhdisteitä. Yksi luokka niistä jäljittelee kannabiksessa esiintyvien klassisten kannabinoidien vaikutuksia. Toisin kuin klassiset kannabinoidit, NPS aktivoi erilaisia ​​signalointireittejä ihmisen aivoissa. Tämä voi johtaa vakavampiin psyykkisiin seurauksiin.

Tutkimuksen tulokset

Tutkimuksessa havaittiin, että NPS aktivoi usein signalointireitin, joka tunnetaan nimellä "beeta-arrestiinireitti" klassisten kannabinoidien tyypillisen "G-proteiinireitin" sijaan. Tämä signalointireittien vaihtaminen voi lisätä sivuvaikutuksia.

Tulokset julkaistiin asiantuntijalehdessäeLifejulkaistu.

Suurin NPS-luokka myydään usein katulääkkeinä Fubinaca, Chimica ja Pinaca. Ei-toivottujen sivuvaikutusten lisäksi NPS:n tuottamiseen käytetyt kaavat vaihtelevat, mikä tekee niiden havaitsemisen vaikeaksi tavallisissa lääketesteissä.

Diwakar Shukla, kemian ja biomolekyylitekniikan professori, Illinoisin yliopiston Urbana-Champaign

Miten tutkimus toimii?

Laboratoriossa jatko-opiskelija Soumajit Dutta käytti uutta simulaatiomenetelmää nimeltä Transition-Based Reweighting Method (TRAM) arvioidakseen hitaiden molekyyliprosessien termodynamiikkaa ja kinetiikkaa. Tämä menetelmä antoi ryhmälle mahdollisuuden tarkkailla harvinaisia, hitaita molekyyliprosesseja, joita tapahtuu, kun NPS vapautuu kannabinoidireseptoreista.

Lisäksi tutkijat käyttivät Folding@Home-alustaa, jonka avulla miljoonat vapaaehtoiset ympäri maailmaa voivat tarjota laskentatehoa. Tämä lähestymistapa antoi tiimille mahdollisuuden suorittaa useita simulaatioita rinnakkain ja yhdistää tulokset.

Mitä tämä tarkoittaa tulevaisuuden kannalta?

Nämä menetelmät antoivat tutkijoille mahdollisuuden saada uusia fyysisiä näkemyksiä NPS:n vuorovaikutuksista reseptorien kanssa. Näitä oivalluksia oli aiemmin vaikea saada laskennallisten rajoitusten vuoksi. Tutkimus osoittaa tien turvallisempiin, kannabinoidipohjaisiin lääkkeisiin, jotka voisivat välttää haitallisia sivuvaikutuksia.

Paljastamalla NPS-signaalit, jotka liittyvät vakavampiin vaikutuksiin, tutkijat voivat nyt suunnitella uusia molekyylejä, jotka välttävät näitä signalointireittejä lääketieteellisissä sovelluksissa. Shukla selitti, että heidän havainnot voisivat ohjata useampia tutkijoita kehittämään yhdisteitä, jotka sitoutuvat vähemmän tiukasti tai hajoavat helpommin, mikä saattaa vähentää lääkkeiden haitallisia vaikutuksia.

National Institutes of Health ja National Science Foundation tukivat tätä tutkimusta. Shukla on myös sidoksissa kemiaan, biotekniikkaan, National Center for Supercomputing Applications -keskukseen, Center for Digital Agriculture -keskukseen ja Carl R. Woesen genomibiologian instituuttiin.

Lähteet: