Cercetătorii dezvoltă medicamente pentru a reseta ceasul corporal

Oamenii de știință au dezvoltat un medicament care resetează și repornește cu succes ceasul natural de 24 de ore al șoarecilor de laborator.

Capacitatea de a face acest lucru la un mamifer deschide potențialul de a aborda farmacologic o varietate de dificultăți umane, inclusiv unele tulburări psihiatrice, jet lag și impactul asupra sănătății al muncii în schimburi.

Cercetătorii au fost conduși de profesorul Andrew Loudon de la Universitatea din Manchester și de Dr. Mick Hastings de la Laboratorul MRC de Biologie Moleculară din Cambridge.

Echipa a lucrat, de asemenea, cu o echipă multidisciplinară de oameni de știință din Pfizer condusă de Dr. Travis Wager.

Profesorul Loudon a spus: „Poate fi cu adevărat devastator pentru creierul și corpul nostru atunci când se întâmplă ceva care să perturbe ritmul natural al ceasurilor corpului nostru. Acest lucru poate fi ca urmare a unei boli sau ca o consecință a jet lag sau schimbarea frecventă între schimburile de zi și de noapte la locul de muncă.

„Am descoperit că putem controla una dintre moleculele cheie implicate în stabilirea vitezei cu care ceasul bate și, în acest sens, putem efectiv să-l lovim într-un ritm nou”.

Majoritatea creaturilor și plantelor vii au un sistem intern de sincronizare a corpului, numit ceas circadian.Acesta este un sistem complex de molecule din fiecare celulă care conduce ritmul tuturor, de la somn la mamifere până la înflorirea în plante.

Lumina și ciclul de zi și de noapte sunt foarte importante pentru resetarea ceasului, iar ajustările fine se fac prin acțiunea mai multor enzime, inclusiv una numită cazeină kinază 1, care a fost centrul acestui proiect.

Profesorul Loudon a continuat: „Ceasul circadian este legat de ciclul zi-noapte de 24 de ore și partea majoră a mecanismului ceasului„ bifează ”o dată pe zi. Dacă vă imaginați că fiecare „căpușă” este reprezentată de creșterea și scăderea unui val pe o perioadă de 24 de ore, pe măsură ce urcați, crește cantitatea de proteine ​​din celulă care fac parte din mecanismul ceasului și cobori, aceste substanțe sunt degradate și se reduc din nou. Ceea ce face cazeina kinaza 1 este de a facilita partea de degradare.

„Așadar, vă puteți imagina că cu cât cazeină kinaza 1 funcționează mai repede, cu atât este mai abruptă partea descendentă a valului și cu atât mai rapid ceasul bifează - orice modificare a activității cazeinei kinazei 1, mai rapidă sau mai lentă, ar regla„ bifarea ”de la 24 de ore la o altă perioadă de timp.

„Luați în considerare faptul că, dacă corpul dvs. începe brusc să lucreze la un ceas de 23 sau 25 de ore, multe dintre procesele voastre naturale, cum ar fi somnul și trezirea, ar putea deveni în curând în afara pasului cu ziua și noaptea”

Echipa a găsit un medicament care încetinește cazeina kinază 1 și l-a folosit la șoareci unde ritmul circadian a încetat (adică ceasul a încetat să bifeze cu totul). La șoareci vii și, de asemenea, în celule și probe de țesut de la șoareci, au reușit să restabilească bifarea ceasului folosind medicamentul pentru a inhiba activitatea cazeinei kinazei 1.

Profesorul Loudon a concluzionat: „Am arătat că este posibil să se utilizeze medicamente pentru a sincroniza ceasul corpului unui șoarece și, prin urmare, poate fi, de asemenea, posibil să se utilizeze medicamente similare pentru a trata o gamă întreagă de probleme de sănătate asociate cu întreruperi ale ritmurilor circadiene. Aceasta ar putea include unele boli psihiatrice și anumite tulburări de somn circadiene. De asemenea, ar putea ajuta oamenii să facă față jet-urilor și impactului muncii în ture. ”

Profesorul Janet Allen, directorul de cercetare al BBSRC, a declarat, „Cel mai eficient mod de a dezvolta medicamente pentru a trata o problemă de sănătate este să înțelegem biologia de bază care stă la baza a ceea ce se întâmplă în corpurile noastre. În acest caz, înțelegând biologia de bază a enzimei care controlează ceasurile biologice, echipa de cercetare a reușit să identifice soluții potențiale pe bază de medicamente la o serie de probleme care afectează sănătatea și calitatea vieții multor oameni. "

Dr. Michel Goedert, șeful diviziei de neurobiologie de la Laboratorul de Biologie Moleculară al Consiliului de Cercetări Medicale, a declarat: „Cu toții suntem familiarizați cu jet-lag-ul și acel sentiment de a fi dezorientați în timp. Ceea ce este probabil mai puțin înțeles este modul în care acest efect poate avea impact asupra celor cu anumite boli mintale.

„Este crucial să aflăm ce poate merge prost la nivel molecular și celular din creier dacă vrem să stabilim ce tratamente vor funcționa pentru pacienți. Dacă studii ulterioare la om confirmă ceea ce a arătat acest studiu la șoareci, acest lucru ar putea duce în cele din urmă la o abordare complet nouă pentru tratarea bolilor mintale, cum ar fi tulburarea bipolară. ”

Dr. Wager, cercetător asociat, Pfizer a spus: „Este uimitor ce se poate realiza atunci când grupurile academice de prim rang și unitățile de descoperire farmaceutică fac echipă. Valorificându-ne talentele reciproc, avem acum o înțelegere mai profundă a rolului pe care îl joacă cazeina kinază în cadrul sistemelor biologice. Având capacitatea de a antrena sau reintrena un sistem aritmic deschide ușa către o nouă opțiune de tratament pentru tulburările de ritm circadian.

„Direcționarea inhibării cazeinei kinazei cu molecule mici poate duce la descoperirea de noi medicamente pentru tratamentul depresiei bipolare și a altor tulburări ale ritmului circadian. Povara acestor tulburări este enormă și sunt necesare noi opțiuni de tratament. ”

Studiul este publicat în jurnal PNAS.

Sursa: Consiliul de cercetare a biotehnologiei și științelor biologice