Głębokie uczenie ujawnia, dlaczego syntetyczne kannabinoidy powodują szkodliwe skutki.

Głębokie uczenie ujawnia, dlaczego syntetyczne kannabinoidy powodują szkodliwe skutki.

Nowe substancje psychoaktywne i ich znaczenie

Pierwotnie opracowano nowe substancje psychoaktywne (NPS) jako możliwe środki przeciwbólowe, ale zostały one odrzucone ze względu na niepożądane skutki uboczne. Nowe badanie przeprowadzone na Uniwersytecie Illinois Urbana-Champaign wykazało, że substancje te mogą nadal mieć wartość farmaceutyczną, jeśli badacze będą w stanie lepiej zrozumieć przyczyny tych skutków ubocznych.

Czym są nowe substancje psychoaktywne?

Nowe substancje psychoaktywne są związkami syntetycznymi. Jedna z nich naśladuje działanie klasycznych kannabinoidów występujących w konopiach indyjskich. W przeciwieństwie do klasycznych kannabinoidów, NPS aktywują różne szlaki sygnałowe w ludzkim mózgu. Może to prowadzić do poważniejszych skutków psychologicznych.

Wyniki badania

Badanie wykazało, że NPS często aktywują szlak sygnalizacyjny znany jako „szlak beta-arestyny” zamiast „szlaku białka G” zwykle stosowanego w klasycznych kannabinoidach. To przełączanie ścieżek sygnalizacyjnych może zwiększyć skutki uboczne.

Wyniki opublikowano w czasopiśmie specjalistycznyme-Życieopublikowany.

Największa klasa NPS jest często sprzedawana jako narkotyki uliczne Fubinaca, Chimica i Pinaca. Oprócz niepożądanych skutków ubocznych, receptury stosowane do produkcji NPS są różne, co utrudnia ich wykrycie w standardowych testach narkotykowych.

Diwakar Shukla, profesor inżynierii chemicznej i biomolekularnej, Uniwersytet Illinois Urbana-Champaign

Jak działają badania?

W laboratorium doktorant Soumajit Dutta zastosował nową metodę symulacji zwaną metodą ponownego ważenia opartą na przejściu (TRAM) do oszacowania termodynamiki i kinetyki powolnych procesów molekularnych. Metoda ta umożliwiła zespołowi obserwację rzadkich, powolnych procesów molekularnych zachodzących podczas uwalniania NPS z receptorów kannabinoidowych.

Ponadto badacze wykorzystali platformę Folding@Home, która umożliwia milionom wolontariuszy na całym świecie udostępnienie mocy obliczeniowej. Takie podejście umożliwiło zespołowi przeprowadzenie wielu symulacji równolegle i połączenie wyników.

Co to oznacza dla przyszłości?

Metody te umożliwiły badaczom uzyskanie nowego fizycznego wglądu w interakcje NPS z receptorami. Dostęp do tych spostrzeżeń był wcześniej trudny ze względu na ograniczenia obliczeniowe. Badania wskazują drogę do bezpieczniejszych leków na bazie kannabinoidów, które mogłyby uniknąć szkodliwych skutków ubocznych.

Odkrywając sygnały NPS powiązane z poważniejszymi skutkami, badacze mogą teraz projektować nowe cząsteczki, które będą omijać te ścieżki sygnalizacyjne do zastosowań medycznych. Shukla wyjaśnił, że ich odkrycia mogą pomóc większej liczbie badaczy w opracowaniu związków, które wiążą się mniej ściśle lub łatwiej się rozpadają, co potencjalnie ogranicza szkodliwe działanie leków.

Narodowe Instytuty Zdrowia i Narodowa Fundacja Nauki wsparły te badania. Shukla jest również powiązany z chemią, bioinżynierią, Narodowym Centrum Zastosowań Superkomputerowych, Centrum Cyfrowego Rolnictwa i Instytutem Biologii Genomicznej Carla R. Woese'a.

Źródła: