Djup inlärning avslöjar varför syntetiska cannabinoider orsakar skadliga effekter.

Djup inlärning avslöjar varför syntetiska cannabinoider orsakar skadliga effekter.

Nya psykoaktiva substanser och deras betydelse

Nya psykoaktiva substanser (NPS) utvecklades ursprungligen som möjliga smärtstillande medel men kasserades på grund av oönskade biverkningar. En ny studie från University of Illinois Urbana-Champaign har visat att dessa substanser fortfarande kan ha farmaceutiskt värde om forskare bättre kan förstå orsakerna till dessa biverkningar.

Vad är nya psykoaktiva ämnen?

Nya psykoaktiva ämnen är syntetiska föreningar. En klass av dem härmar effekterna av klassiska cannabinoider som finns i cannabisväxten. I motsats till klassiska cannabinoider aktiverar NPS olika signalvägar i den mänskliga hjärnan. Detta kan leda till allvarligare psykologiska effekter.

Resultaten av studien

Studien fann att NPS ofta aktiverar en signalväg känd som "beta-arrestinvägen" istället för "G-proteinvägen" som vanligtvis används av klassiska cannabinoider. Denna byte av signalvägar kan öka biverkningarna.

Resultaten publicerades i specialisttidskrifteneLifepubliceras.

Den största klassen av NPS säljs ofta som gatudroger Fubinaca, Chimica och Pinaca. Förutom de oönskade biverkningarna varierar formlerna som används för att producera NPS, vilket gör dem svåra att upptäcka i vanliga drogtester.

Diwakar Shukla, professor i kemi- och biomolekylär teknik, University of Illinois Urbana-Champaign

Hur går forskningen till?

I labbet använde doktoranden Soumajit Dutta en ny simuleringsmetod som kallas Transition-Based Reweighting Method (TRAM) för att uppskatta termodynamiken och kinetiken för långsamma molekylära processer. Denna metod gjorde det möjligt för teamet att observera de sällsynta, långsamma molekylära processerna som uppstår när NPS frisätts från cannabinoidreceptorer.

Dessutom använde forskarna Folding@Home-plattformen, som gör det möjligt för miljontals volontärer över hela världen att tillhandahålla datorkraft. Detta tillvägagångssätt gjorde det möjligt för teamet att köra många simuleringar parallellt och slå samman resultaten.

Vad betyder detta för framtiden?

Dessa metoder gjorde det möjligt för forskare att få nya fysiska insikter om interaktionerna mellan NPS och receptorer. Dessa insikter var tidigare svåra att komma åt på grund av beräkningsbegränsningar. Forskning pekar på vägen till säkrare, cannabinoidbaserade läkemedel som kan undvika skadliga biverkningar.

Genom att avslöja NPS-signalerna som är förknippade med allvarligare effekter kan forskare nu designa nya molekyler som undviker dessa signalvägar för medicinska tillämpningar. Shukla förklarade att deras fynd kan vägleda fler forskare att utveckla föreningar som binder mindre tätt eller går isär lättare, vilket potentiellt kan minska läkemedlens skadliga effekter.

National Institutes of Health och National Science Foundation stödde denna forskning. Shukla är också knuten till kemi, bioteknik, National Center for Supercomputing Applications, Center for Digital Agriculture och Carl R. Woese Institute for Genomic Biology.

Källor: