Χρόνιος Πόνος: Ο χρόνιος πόνος επηρεάζει εκατομμύρια ανθρώπους παγκοσμίως και οι τρέχουσες θεραπείες συχνά βασίζονται σε οπιοειδή, τα οποία ενέχουν κινδύνους εθισμού και υπερβολικής δόσης. Οι μη εθιστικές εναλλακτικές λύσεις θα μπορούσαν να φέρουν επανάσταση στη διαχείριση του πόνου και η νέα έρευνα που στοχεύει στην ανθρώπινη πρωτεΐνη που ρυθμίζει το κρύο, φέρνει τους επιστήμονες πιο κοντά στην ανάπτυξη φαρμάκων για τον πόνο που δεν επηρεάζουν τη θερμοκρασία του σώματος και δεν ενέχουν κινδύνους εθισμού.
Έρευνα που δημοσιεύτηκε στο Science Advances στις 21 Ιουνίου, με επικεφαλής τον Wade Van Horn, καθηγητή στη Σχολή Μοριακών Επιστημών και στο Κέντρο Βιοσχεδιασμού για Εξατομικευμένη Διαγνωστική του κρατικού πανεπιστημίου της Αριζόνα, αποκάλυψε νέες ιδέες για τον κύριο ανθρώπινο αισθητήρα κρυολογήματος και μενθόλης TRPM8 (μελαστατίνη 8 παροδικού υποδοχέα δυνητικού ). Χρησιμοποιώντας τεχνικές από πολλούς τομείς όπως η βιοχημεία και η βιοφυσική, η μελέτη τους αποκάλυψε ότι ήταν ένας χημικός αισθητήρας πριν γίνει αισθητήρας ψυχρής θερμοκρασίας. «Εάν μπορούμε να αρχίσουμε να καταλαβαίνουμε πώς να αποσυνδέσουμε τη χημική αίσθηση του κρύου από την πραγματική αίσθηση του κρύου, θεωρητικά, θα μπορούσαμε να φτιάξουμε φάρμακα χωρίς παρενέργειες», δήλωσε ο Van Horn του οποίου η έρευνα επικεντρώνεται σε πρωτεΐνες μεμβράνης που εμπλέκονται στην ανθρώπινη υγεία και ασθένειες. «Κατανοώντας την εξελικτική ιστορία του κύριου ανθρώπινου αισθητήρα κρυολογήματος και μενθόλης TRPM8, ελπίζουμε να συμβάλουμε στον σχεδιασμό καλύτερων φαρμάκων που προσφέρουν ανακούφιση χωρίς τις επικίνδυνες παρενέργειες που σχετίζονται με τα τρέχοντα παυσίπονα».
Όταν ένα άτομο αγγίζει ένα μεταλλικό γραφείο και αισθάνεται κρύο, το ανθρώπινο σώμα ενεργοποιεί τον κύριο ανθρώπινο αισθητήρα κρυολογήματος και μενθόλης TRPM8. Για τους καρκινοπαθείς που λαμβάνουν ορισμένα είδη χημειοθεραπευτικών φαρμάκων, το άγγιγμα ενός γραφείου μπορεί να βλάψει. Ο κύριος ανθρώπινος αισθητήρας κρυολογήματος και μενθόλης TRPM8 εμπλέκεται επίσης σε πολλούς άλλους τύπους πόνου, συμπεριλαμβανομένου του χρόνιου νευροπαθητικού και φλεγμονώδους πόνου. Με την περαιτέρω κατανόηση αυτής της ιδιαιτερότητας της χημικής αίσθησης του κρύου έναντι της φυσικής αίσθησης του κρύου, οι επιστήμονες μπορούν να στοχεύσουν στην ανακούφιση χωρίς να ενεργοποιήσουν τις παρενέργειες της ρύθμισης της θερμοκρασίας που παρατηρούνται συχνά στις κλινικές δοκιμές του κύριου ανθρώπινου αισθητήρα κρυολογήματος και μενθόλης TRPM8 για θεραπείες πόνου. Στην έρευνα, η ομάδα χρησιμοποίησε την ανακατασκευή προγονικής αλληλουχίας, μια χρονομηχανή για πρωτεΐνες διαφόρων ειδών, συντάσσοντας το οικογενειακό δέντρο του κύριου ανθρώπινου αισθητήρα κρυολογήματος και μενθόλης TRPM8 που υπάρχει σήμερα και στη συνέχεια χρησιμοποίησε αυτές τις πληροφορίες για να προσδιορίσει πώς θα μπορούσαν να μοιάζουν οι πρωτεΐνες από μακροχρόνια εξαφανισμένα ζώα.
Χρησιμοποιώντας υπολογιστικές μεθόδους για την αναγέννηση του κύριου ανθρώπινου αισθητήρα κρυολογήματος και μενθόλης TRPM8 των προγονικών πρωτευόντων, θηλαστικών και σπονδυλωτών, οι ερευνητές μπόρεσαν να κατανοήσουν πώς ο κύριος ανθρώπινος αισθητήρας κρυολογήματος και μενθόλης TRPM8 άλλαξε κατά τη διάρκεια εκατοντάδων εκατομμυρίων ετών, συγκρίνοντας τις αλληλουχίες των τρεχουσών πρωτεϊνών για να προβλέψουν τις αλληλουχίες των αρχαίων προγόνων τους. Επιπλέον, ο συνδυασμός εργαστηριακών πειραμάτων και υπολογιστικών μελετών επιτρέπει στους ερευνητές να εντοπίσουν κρίσιμα σημεία στον κύριο ανθρώπινο αισθητήρα κρυολογήματος και μενθόλης TRPM8 που επιτρέπουν μια πιο ξεκάθαρη κατανόηση της ανίχνευσης θερμοκρασίας, η οποία μπορεί να δοκιμαστεί σε επόμενα πειράματα. “Η συγκριτική δυναμική ανάλυση του προγονικού και του ανθρώπινου κύριου ανθρώπινου αισθητήρα κρυολογήματος και μενθόλης TRPM8 υποστηρίζει επίσης τα πειραματικά δεδομένα και θα μας επιτρέψει να εντοπίσουμε κρίσιμες τοποθεσίες στην ανίχνευση θερμοκρασίας, τις οποίες θα δοκιμάσουμε σύντομα”, δήλωσε ο Banu Ozkan, καθηγητής στο Τμήμα Φυσικής του ASU, ο οποίος συμμετείχε στην μελέτη. Στη συνέχεια, η ομάδα εξέφρασε αυτόν τον προγονικό κύριο ανθρώπινο αισθητήρα κρυολογήματος και μενθόλης TRPM8 σε ανθρώπινα κύτταρα και τα χαρακτήρισε χρησιμοποιώντας διάφορες κυτταρικές και ηλεκτροφυσιολογικές τεχνικές.
«Μελέτες βασισμένες σε πρωτεΐνες προγόνων μας επιτρέπουν να επικεντρωθούμε στη γενεαλογία που μας ενδιαφέρει, όπως ο ανθρώπινος κύριος αισθητήρας κρυολογήματος και μενθόλης TRPM8, για να αμβλύνουμε τις ανησυχίες που προκύπτουν στην ανακάλυψη φαρμάκων από διαφορές ειδοειδών, όπως σε ποντίκια και ανθρώπους», δήλωσε ο πρώτος συγγραφέας της μελέτης Dustin Luu, Διδακτορικός απόφοιτος της Σχολής Μοριακών Επιστημών της ASU και τρέχων μεταδιδακτορικός υπότροφος στο Κέντρο Βιοσχεδιασμού της ASU για εξατομικευμένη διάγνωση. Ο Luu συνέχισε, “Ανακαλύψαμε ότι εκπληκτικά η αίσθηση μενθόλης εμφανίστηκε πολύ πριν από την αίσθηση του κρύου. Η διαφορά στην εμφάνιση και η εξασθένηση αυτών των τρόπων ενεργοποίησης υποδηλώνουν ότι είναι ξεχωριστοί και μπορούν να ξεμπερδευτούν με περαιτέρω έρευνα που επιτρέπει νέες θεραπείες πόνου χωρίς τις αρνητικές παρενέργειες στη θερμική αίσθηση και θερμική ρύθμιση, η οποία έχει ταλαιπωρήσει τις στοχευμένες στον κύριο ανθρώπινο αισθητήρα κρυολογήματος και μενθόλης TRPM8 κλινικές δοκιμές». Καθώς η επιστήμη συνεχίζει να αποκαλύπτει τα μυστήρια των βιολογικών μας μηχανισμών, μελέτες όπως αυτή δείχνουν πώς η εξελικτική βιολογία και η σύγχρονη φαρμακολογία μπορούν να συνεργαστούν για την αντιμετώπιση των πιεστικών ιατρικών αναγκών και τη βελτίωση της ποιότητας ζωής για όσους υποφέρουν από χρόνιο πόνο.