Bol pogađa najmanje 1,5 milijardi ljudi širom sveta, i uprkos dostupnosti različitih lekova protiv bolova, svi oblici bola se ne mogu lečiti. Štaviše, lekovi protiv bolova mogu imati neželjene efekte kao što su zavisnost i tolerancija, posebno u slučaju morfijuma i drugih opioida.
U potrazi za novim lekovima protiv bolova, istraživači u Specijalnoj laboratoriji za bol i signalizaciju Butantan instituta (LEDS) u Sao Paulu, Brazil, proučavali su TRPV1, senzorni neuronski receptor koji hvata štetne stimuluse, uključujući toplotu i osećaj pečenja koji prenose čili papričice, i otkrili potencijalna mutacija neosetljivosti na bol u genu koji kodira ovaj protein. Oni izveštavaju o svojim nalazima u članku objavljenom u Journal of Clinical Investigation.
Studija je sprovedena u partnerstvu sa Univerzitetom Stanford i Univerzitetom Emori u Sjedinjenim Državama i Univerzitetskom bolnicom Minster u Nemačkoj. Istraživači su analizirali brojne mutacije kod ljudi i takođe su imali koristi od postojećeg znanja o pticama, koje za razliku od sisara imaju TRPV1 receptor koji je prirodno otporan na štetne uvrede, pa čak i na paprenu hranu, ali ipak mogu da primete bol.
„Postoji više od 1.000 mutacija TRPV1 kod ljudi i nema ničeg novog u pokušaju da se isključi receptor kako bi se ublažio bol, ali ovi pokušaji do sada nisu bili uspešni“, rekla je Vanessa Olzon Zambelli, istraživač u LEDS i koautor članka.
„Prvo, mnogi lekovi koji nastaju kao rezultat ovog procesa ometaju regulaciju telesne temperature. Drugo, TRPV1 je važan kanal za signalizaciju toplote, a potpuna promena njegove aktivnosti poništava fiziološki bol, ometajući osećaj žareće toplote, koji ima zaštitnu funkciju. “
Istraživači su započeli istraživanjem baze podataka genoma kako bi uporedili genetske sekvence ptičjeg i ljudskog TRPV1. Koristeći računarski pristup, identifikovali su pet mutacija ptica za koje su verovali da su povezane sa otpornošću na bol.
Kriogena elektronska mikroskopija (koja ne zahteva velike veličine uzoraka ili kristalizaciju i stoga je pogodna za vizuelizaciju struktura sa skoro atomskom rezolucijom) pokazala je da je pet mutacija ptica locirano u K710, aminokiselinskom ostatku za koji se veruje da kontroliše zatvaranje (otvaranje i zatvaranje) kanala TRPV1.
Mutacije mogu biti prisutne i kod ljudi, ali su veoma retke, pa su istraživači odlučili da otkriju šta bi se desilo kada bi se „transplantirale” u sisare. Kada su testirali ove varijante u genetski modifikovanim ćelijama, otkrili su da je funkcija kanala zaista izmenjena. Zatim su koristili tehniku za uređivanje gena CRISPR/Cas9 da bi stvorili miševe sa mutacijom K710N, za koju su prethodno otkrili da smanjuje reakciju receptora na kapsaicin u ćelijama. Kapsaicin je aktivni princip u biberu.
Istraživači nisu primetili nociceptivno ponašanje (što sugeriše izbegavanje bola) kod miševa sa mutacijom K710N koja je ubrizgana kapsaicinom i kojima je davana paprena hrana za pile, za razliku od ponašanja normalnih miševa, koji su podizali svoje šape da bi izbegli dodirivanje kapsaicina, verovatno zato što čak i kontakt sa kožom izaziva bol.
Miševi sa mutacijom K710N takođe su pokazali manju preosetljivost na povrede nerva, dok je njihov odgovor na štetnu toplotu ostao netaknut. Štaviše, blokiranje regiona K710 kod normalnih miševa ograničilo je akutne bihejvioralne odgovore na štetne stimuluse i vratilo preosetljivost na bol izazvanu povredom nerva na osnovne nivoe.
Pored modulacije bola, TRPV1 takođe igra važnu ulogu u zaštiti od drugih stimulusa. Na primer, nedavni dokazi sugerišu da on služi u ne-neuronskim ćelijama kao intracelularni molekularni senzor koji štiti od ćelijskog stresa izazvanog glukozom ili ishemije tkiva. Dodatni testovi obavljeni u okviru ove studije koji su uključivali kardiomiocite (ćelije srčanog mišića) vređane vodonik-peroksidom, visok nivo glukoze i model cerebralne ishemije potvrdili su zaštitni efekat čak i sa mutacijom.
Drugi deo studije sastojao se od pokušaja da se farmakološki smanji funkcija receptora. U tu svrhu, istraživači su razvili peptid, V1-cal, koji je delovao selektivno na region K710. Miševi koji su tretirani V1-cal i kojima je dat kapsaicin pokazali su manje nociceptivno ponašanje i smanjeno oslobađanje neuropeptida što je dovelo do neurogene upale i edema bez promene temperature. Na kraju, hronični bol se takođe značajno poboljšao.
„Sada želimo da dodamo vrednost ovoj studiji tako što ćemo potvrditi rezultate u laboratorijskim uslovima najbolje prakse [koje zahtevaju regulatorne agencije], identifikovati druge male molekule osim peptida koji se mogu lakše sintetisati, sprovesti pretklinička ispitivanja i, ako su uspešna , započeti kliničko ispitivanje“, rekao je Zambelli.
