Opioidai jau seniai žinomi kaip natūralios medžiagos, turinčios didelį farmakologinį poveikį, ir buvo naudojami kaip veiksmingi skausmą malšinantys vaistai. Labai ryškus pavyzdys yra morfinas, kuris pirmą kartą buvo išskirtas ir susintetintas XIX amžiaus pradžioje. Tai palengvinimas sunkiai sergantiems pacientams paskutiniais jų gyvenimo etapais. Tačiau, kai opioidai vartojami netinkamai, jie gali sukelti priklausomybę ir net labai rimtų nepageidaujamų reiškinių, tokių kaip kvėpavimo slopinimas.
JAV opioidai kažkada buvo plačiai reklamuojami per žiniasklaidą ir dėl to dažnai buvo skiriami iš tikrųjų lengviems sutrikimams gydyti. Ligų kontrolės ir prevencijos centrų (CDC) duomenimis, nuo 1999 iki 2021 m. Jungtinėse Valstijose buvo beveik 645 000 mirties atvejų dėl opioidų perdozavimo.
O opioidų krizė atėjo ir į Vokietiją. Pagrindinė problema yra gatvės narkotikai ir tai, kad sintetinis opioidinis heroinas yra pjaustomas su kitais pigesniais opioidais, tokiais kaip fentanilis. Nors 200 miligramų heroino dozė yra mirtina, tik 2 miligramai fentanilio gali nužudyti. 2022 metais Vokietijoje nuo opioidų vartojimo mirė daugiau nei 1000 žmonių.
Pradedant nuo 40 000 natūralių medžiagų duomenų bazės
Vyriausybės ėmėsi priemonių šiai epidemijai sustabdyti. Tačiau priklausomybės nuo opioidų lygis yra didelis. Kiti kenčia nuo didelio skausmo, kurį reikia malšinti. Todėl skubiai reikia saugių analgetikų. Johaneso Gutenbergo universiteto Mainco (JGU) mokslininkai dabar padarė pažangą siekdami šio tikslo.
„Natūralus produktas, vadinamas aniquinazolin B, išskirtas iš jūros grybelio Aspergillus nidulans, stimuliuoja opioidų receptorius, todėl ateityje galbūt galėtų būti naudojamas vietoj opioidų“, – aiškino profesoriaus Thomaso Effertho vadovaujamos tyrimų grupės narė Roxana Damiescu. Darbas publikuojamas žurnale ChemMedChem.
Ieškodama naujų junginių, komanda pradėjo nuo daugiau nei 40 000 natūralių medžiagų cheminės duomenų bazės. Jų tikslas buvo nustatyti, kaip veiksmingai kiekviena medžiaga prisijungs prie atitinkamo receptoriaus. Be to, jie turėjo išsiaiškinti, ar jie turi farmaciniam vaistui reikalingų savybių. Pavyzdžiui, toks junginys turi būti tam tikru mastu tirpus vandenyje.
Šiam tyrimui reikėjo atlikti apytikslius skaičiavimus, o rezultatai tampa vis tikslesni, kuo dažniau šie skaičiavimai buvo atliekami. Kiekviena medžiaga buvo atlikta apie 750 000 individualių skaičiavimų.
Toks milžiniškas skaičiavimų skaičius gerokai viršytų standartinio kompiuterio talpą. Todėl komanda panaudojo MOGON superkompiuterį JGU. 100 geriausių šių skaičiavimų produktų buvo vėliau įvertinti naudojant kitus analizės metodus.
Tolesnis išsamus tyrimas laboratorijoje
10 geriausių pateko į laboratoriją, kur jiems buvo atlikta biocheminė analizė. Pradinis prioritetas buvo užtikrinti saugumą. Naudodami žmogaus inkstų ląstelių preparatus, tyrėjai ištyrė, ar didesnė kiekvienos medžiagos koncentracija nepasirodytų toksiška ląstelėms ir net jas nužudytų.
Galiausiai reikėjo išbandyti kitus du aspektus. „Turėjome patvirtinti, kad didelė medžiagų jungimosi energija prie skausmo receptorių, kuri buvo prognozuojama remiantis teoriniais skaičiavimais, iš tikrųjų taip pat buvo sukurta realiame fiziniame pasaulyje“, – sakė JGU Farmacinės biologijos katedros vadovas profesorius Thomas Efferthas.
Tačiau vien medžiagos prijungimo prie receptorių nepakanka. Ryšys taip pat turi turėti įtakos receptorių veikimui. Taigi tyrimo grupė naudojo antrą bandymų sistemą, kad įvertintų, ar buvo toks biologinio aktyvumo slopinimas, kuris atsiranda vartojant opioidus.
Vienas iš dviejų junginių išlaikė visus bandymus labai gerai: aniquinazolin B, medžiaga, esanti jūros grybe Aspergillus nidulans. „Mūsų tyrimų rezultatai rodo, kad šios medžiagos poveikis gali būti panašus į opioidų poveikį. Tuo pačiu metu ji sukelia daug mažiau nepageidaujamų reakcijų”, – padarė išvadą Roxana Damiescu.