科学者は光を利用して、いつどこで薬が効き始めるかを正確に制御できるようになりました

今回、国連大学の生物学者と化学者のチームは、わずか数秒の短い光パルスで分子を活性化するシステムを開発した。細胞分裂に不可欠な 1 つのタンパク質をテストすることで、この方法を他の分子に適用することができ、研究と医学の両方で応用が期待できます。皮膚がんなどの既存の治療法を改善する可能性さえある。この研究結果は最近、Nature Communications 誌に発表されました。

薬物が人間の体内に入ると、標的臓器だけでなく全身に広がり、全身に影響を及ぼします。この精度の欠如は、2 つの大きなリスクにつながる可能性があります。1 つは、薬剤が標的部位に効果的に到達せず、意図した有効性が低下する可能性があること、または重篤な副作用を引き起こす可能性があることです。スイスだけでも、毎年何千人もの人々が薬に関連した重篤な副作用に苦しんでいます。

考え方はシンプルです。あらかじめ決められた位置で正確に薬剤を活性化するというものです。ただし、このアイデアを現実にするのは複雑です。このアプローチが成功すれば、科学者は体の特定の領域でタンパク質を活性化または非活性化することができ、その機能をより深く理解し、標的治療を改善できる可能性があります。

「すべてはこの方法論的な問題から始まりました」と、国連大学教育学部医学部細胞生理学・代謝学科教授のモニカ・ゴタ氏は回想します。彼は国連大学教育学部理学部有機化学部門のニコライ・ウィンシンガー教授と共同で研究を開始し、調整しました。 「私たちは、生物の発生過程におけるその機能をよりよく理解したいときに、細胞分裂に関与するタンパク質である Plk1 を阻害する方法を探していました。」

「化学と生物学の専門知識を組み合わせることにより、科学者たちは光パルスによって活性化できるようにPlk1阻害剤分子を設計しました。複雑なプロセスを経て、特定の植物に天然に含まれる化合物であるクマリン誘導体で阻害剤の活性部位をブロックしました。」筆頭著者で、医学部のゴータ教授と理学部のヴェンツィンガー教授の研究室の博士研究員であるビクトリア・フォン・グラゼナップ氏はこう述べた。

「阻害剤が作用する必要がある体内の正確な位置に阻害剤を固定する方法を見つけることが、私たちにとっての課題でした」とニコラス・ウィンシンガーは説明する。 「そこで私たちは、光の下でのみ放出される分子アンカーを追加することで、阻害剤が標的細胞に捕捉されるように阻害剤を改変しました。」これにより、同じ光パルスで阻害剤を活性化して固定することができ、それによって Plk1 を不活性化し、正確に所望の位置で細胞分裂を停止させることができました。 」

科学者によって開発されたシステムは、光を使用して生物内の分子の活動を空間と時間で制御できます。さまざまな分子に適用でき、必要な場合にのみ薬物を活性化します。そのため、将来的には、シンプルなレーザーによって、周囲の健康な組織を温存しながら、必要な場所に正確に治療を活性化できるため、望ましくない副作用が抑制される可能性があります。 「私たちのツールが広く使用され、生物がどのように機能するかをより深く理解し、長期的には部位特異的な治療法の開発が可能になることを願っています」とモニカ・ゴッタ氏は締めくくった。

/ScitechDaily から編集