Międzynarodowy zespół naukowców, z wiodącym udziałem badaczy z Wydziału Farmaceutycznego UJ CM, opublikował swoje najnowsze wyniki w prestiżowym czasopiśmie „ACS Central Science” (5-letni IF = 15,2). Jest to jedno z czołowych czasopism wydawanych przez American Chemical Society. Opisywane odkrycie otwiera nowe możliwości terapeutyczne w leczeniu padaczki oraz innych schorzeń neurologicznych związanych z nadmiarem glutaminianu w mózgu.
Glutaminian jest głównym neuroprzekaźnikiem pobudzającym w ośrodkowym układzie nerwowym i odgrywa kluczową rolę w procesach uczenia się i pamięci. Jego nadmiar może jednak prowadzić do toksycznego uszkodzenia neuronów.W prawidłowo funkcjonującym mózgu poziom glutaminianu jest ściśle kontrolowany przez wyspecjalizowane białka transportujące. Kluczową rolę odgrywa transporter EAAT2 obecny na astrocytach, który usuwa nadmiar neuroprzekaźnika z przestrzeni międzykomórkowej. Zaburzenia jego funkcji prowadzą do nagromadzenia glutaminianu i uruchomienia procesu ekscytotoksyczności, skutkującego uszkodzeniem i ostatecznie śmiercią neuronów. Mechanizm ten leży u podstaw wielu chorób neurologicznych i neurodegeneracyjnych, takich jak padaczka, choroba Alzheimera, choroba Parkinsona, stwardnienie boczne zanikowe czy stwardnienie rozsiane.
W opublikowanej pracy pt. „Second-Generation of Deuterium-Substituted Glutamate Uptake Enhancers Exhibit Superior Drug-Like Properties in Preclinical Evaluation” naukowcy zastosowali innowacyjną strategię polegającą na wymianie wodoru na jego stabilny izotop – deuter. Podejście to pozwoliło na opracowanie nowej generacji pozytywnych modulatorów allosterycznych (PAMs) transportera EAAT2. Warto podkreślić, że wspominana podmiana wodór-deuter, jest jednym z najnowocześniejszych narzędzi chemicznych, umożliwiających poprawę właściwości farmakokinetycznych, aktywności biologicznej oraz bezpieczeństwa kandydatów na leki. Otrzymane związki wykazały bardzo korzystne właściwości „lekopodobne” oraz silne działanie przeciwdrgawkowe. Co szczególnie istotne, na podstawie badań elektrofizjologicznych autorzy po raz pierwszy wykazali, że związki działające jako allosteryczne aktywatory transportera EAAT2/GLT-1 wzmacniają prądy transporterowe zarówno w astrocytach mysich (GLT-1), jak i w oocytach (EAAT2), dostarczając tym samym przekonujących dowodów potwierdzających proponowany mechanizm działania.
– Pacjenci z padaczką, a zwłaszcza chorobami neurodegeneracyjnymi, pilnie potrzebują nowych, skuteczniejszych terapii – podkreśla prof. Krzysztof Kamiński z Katedry Chemii Farmaceutycznej UJ CM. – Wzmocnienie usuwania nadmiaru glutaminianu poprzez zwiększenie efektywności astrocytarnego transportera EAAT2 to zupełnie nowe podejście terapeutyczne, ukierunkowane nie na neurony, lecz na astrocyty – komórki kluczowe dla utrzymania prawidłowego środowiska pracy neuronów. Wierzymy, że strategia ta przyczyni się do rozwoju innowacyjnych i dobrze tolerowanych terapii chorób związanych z ekscytotoksycznością glutaminianu. – Ten artykuł, wraz z naszą niedawną publikacją w Journal of Medicinal Chemistry, podkreśla znaczenie i rosnący wpływ naszych badań na rozwój nowoczesnych leków do terapii chorób neurologicznych – dodaje.
Dodatkowym wyróżnieniem dla zespołu badawczego jest wybór przygotowanej przez autorów grafiki na okładkę czasopisma. Ilustracja przedstawia, jak aktywacja astrocytarnego transportera EAAT2 wpływa na utrzymanie homeostazy glutaminianu, prowadząc do ograniczenia nadmiernej aktywacji neuronów.
Praca powstała dzięki współpracy naukowców z Wydziału Farmaceutycznego UJ CM (Michał Abram, Marcin Jakubiec, Małgorzata Szafarz, Anna Rapacz, Szczepan Mogilski, Gniewomir Latacz, Joanna Karnafał, Krzysztof Pociecha, Elżbieta Wyska i Rafał M. Kamiński), Instytutu Farmakologii im. Jerzego Maja Polskiej Akademii Nauk, Uniwersytetu Marii Curie-Skłodowskiej w Lublinie oraz partnerów naukowych z Europy i Stanów Zjednoczonych: Università degli Studi dell’Insubria, Drexel University College of Medicine, University of Utah, University of Washington School of Pharmacy. Badania były finansowane przez Narodowe Centrum Nauki.
