علم به سوی درمان قطعی درد مزمن گام برمی‌دارد

درد قرار است یک مکانیسم دفاعی باشد. این احساس قوی را ایجاد می‌کند تا ما به یک محرک پاسخ دهیم و خودمان را از آسیب بیشتر محافظت کنیم. اما گاهی اوقات، آسیب‌ها، آسیب عصبی یا عفونت‌ها می‌توانند باعث حملات درد شدید و طولانی مدت شوند که می‌تواند زندگی روزمره را غیرقابل تحمل کند.

به گزارش رسانه اخبار پزشکی مدنا، اگر راهی وجود داشت که به سادگی گیرنده‌های درد را خاموش کنیم چه؟ محققان دانشکده پزشکی UNC، دکتر برایان ال. روث، استاد ممتاز مایکل هوکر فارماکولوژی، و گرگوری شرر، دکترای فارماکولوژی، استاد مشارک زیست‌شناسی سلولی و فیزیولوژی و مرکز علوم اعصاب UNC، ثابت کرده‌اند که این امکان‌پذیر است.

با استفاده از ابزاری که توسط روث در اوایل دهه ۲۰۰۰ طراحی شده است، آزمایشگاه‌ها سیستم جدیدی ایجاد کرده‌اند که درد التهابی حاد و ناشی از آسیب بافت را در مدل‌های موش کاهش می‌دهد. هیه جین کانگ، دکترا، فارغ‌التحصیل آزمایشگاه روث و اکنون استاد مشارک در دانشگاه یونسی در کره، نویسنده اول مقاله تحقیقاتی بود. نتایج در مجله Cell منتشر شد.

روث که عضو مرکز جامع سرطان خط لوله UNC نیز هست، گفت: «آنچه ما توسعه داده‌ایم، یک رویکرد بالقوه ژن درمانی برای درد مزمن است. ایده این است که ما می‌توانیم این ابزار شیمی‌ژنتیکی را از طریق یک ویروس به نورون‌هایی که درد را حس می‌کنند، تحویل دهیم. سپس می‌توانید فقط یک قرص بی‌اثر مصرف کنید و آن نورون‌ها را خاموش کنید و درد به معنای واقعی کلمه ناپدید می‌شود.»

نوروبیولوژیست‌ها دهه‌هاست که در تلاشند تا نقشه کاملی از مغز انسان ترسیم کنند. اگر هر نوع سلول و هر مسیر عصبی قابل شناسایی باشد، محققان می‌توانند گام‌های بزرگی در تحقیقات عصبی بردارند از جمله توانایی روشن و خاموش کردن مناطق مغز برای تجزیه و تحلیل عملکردهای آن‌ها یا تقلید از درمان دارویی.

در دهه ۹۰، روث، که آن زمان استاد بیوشیمی در دانشگاه Case Western Reserve (با انتصابات ثانویه در روانپزشکی، انکولوژی و علوم اعصاب) بود، می‌خواست راهی برای ساخت داروهای جدید و قدرتمندی پیدا کند که بتوانند بیماری‌ها را بدون ایجاد عوارض جانبی نامطلوب متوقف کنند. از نظر داروشناسی، این یک سفارش بلندپروازانه بود. بنابراین، روث تصمیم گرفت از تکنیکی نوظهور به نام (تکامل مولکولی هدایت‌شده) استفاده کند که اساساً از مولکول‌های مهندسی شده شیمیایی برای سرعت بخشیدن به روند تکامل در طبیعت استفاده می‌کند.

روث که اکنون مدیر پروژه برنامه غربالگری داروهای روانگردان NIMH است، گفت: «آنچه من متوجه شدم و بسیاری از افراد متوجه شدند این است که اگر بتوانید یک گیرنده مهندسی شده ایجاد کنید که برخی از خواص سیگنالینگ مشابه یک داروی مورد علاقه را داشته باشد و اگر بتوانید آن را در یک منطقه خاص مغز یا نوع سلول قرار دهید، سپس می‌توانید اثرات دارو را تقلید کنید.»

روث در سال ۲۰۰۵ فناوری شیمی‌ژنتیکی را کامل کرد. با استفاده از مخمر به عنوان ارگانیسم مدل خود، او یک گیرنده پروتئین مصنوعی مهندسی کرد که فقط می‌توانست با کلوزاپین N اکسید، یک ترکیب دارویی مانند مصنوعی که با حذف تمام خواص درمانی آن غیرفعال شده بود، باز شود.

این ابزار که گیرنده‌های طراحی‌شده منحصراً توسط داروهای طراحی‌شده یا DREADDs نیز نامیده می‌شود، مانند یک قفل و کلید مولکولی عمل می‌کند که فقط زمانی قابل فعال شدن است که یک ترکیب دارویی مانند بی‌اثر به بدن معرفی شود. پس از فعال شدن، این فناوری می‌تواند نورون‌ها را روشن یا خاموش کند و در واقع به محققان توانایی ایجاد تغییرات بسیار انتخابی در سیستم عصبی را می‌دهد.

این تکنیک‌ها در مارس ۲۰۰۷ در Proceedings of the National Academy of Sciences به جامعه علمی نشان داده شد. از آن زمان، فناوری روث توسط هزاران محقق در سراسر جهان برای مطالعه عملکرد نورون‌ها و توسعه داروهای جدید برای درمان بیماری‌های نوروپسیخیاتری – از افسردگی و سوء مصرف مواد گرفته تا صرع و اسکیزوفرنی – استفاده شده است.

هر نورونی در بدن ما که بخشی از سیستم عصبی مرکزی (CNS) نیست، متعلق به سیستم عصبی محیطی (PNS) است. این بخش از سیستم عصبی مسئول انتقال پنج حس ما به CNS است، به عضلات ما اجازه حرکت می‌دهد و به فرآیندهای غیرارادی مانند هضم، تنفس و ضربان قلب کمک می‌کند. تحقیقات نسبتاً کمی در مورد استفاده از شیمی‌ژنتیک در PNS انجام شده است، به سادگی به دلیل دشواری فنی. CNS و PNS در سطوح سلولی، شیمیایی و ژنتیکی بسیار در هم تنیده شده‌اند که برای محققان چالش‌برانگیز است که فناوری خود را صرفاً به PNS اعمال کنند.

شرر که استاد مشارک در بخش فارماکولوژی UNC نیز هست، گفت: «بسیاری از ژن‌هایی که در سیستم عصبی محیطی بیان می‌شوند، در سیستم عصبی مرکزی نیز بیان می‌شوند، به ویژه در مغز. ما مجبور بودیم تجزیه و تحلیل‌ها و آزمایش‌های متعددی را برای جدا کردن هر دو گیرنده و ترکیب دارویی مانند که فقط در محیط عمل می‌کنند، انجام دهیم.»

با این حال، پس از هفت سال طولانی، آزمایشگاه‌های روث و شرر به موفقیت رسیدند. محققان سیستم جدید خود را بر اساس گیرنده اسید هیدروکسی‌کربوکسیلیک ۲ (HCA2)، نوعی گیرنده دخیل در ضد التهاب، بنا کردند. گیرنده‌های HCA2 در PNS بیان می‌شوند و معمولاً توسط ویتامین B3 فعال می‌شوند. با استفاده از مدل‌های موش، محققان گیرنده‌های HCA2 را تغییر دادند تا فقط بتوانند به FCH-2296413، یک ترکیب دارویی مانند بی‌اثر که فقط در PNS عمل می‌کند، متصل شوند.

سیستم شیمی‌ژنتیکی، که mHCAD نامیده می‌شود، برای تداخل با نوسپتورها طراحی شده است و باعث می‌شود انتقال اطلاعات درد از نورون‌های حسی به نخاع و مغز برای آن‌ها دشوارتر شود. به طور خاص‌تر، mHCAD توانایی آن‌ها را برای ارسال پیام‌های الکتریکی و شیمیایی خود کاهش می‌دهد و نیاز به یک محرک شدیدتر و دردناک‌تر برای ایجاد ادراک درد را افزایش می‌دهد.

اگرچه این فناوری هنوز فاصله زیادی با استفاده انسانی دارد، اما روث و شرر در حال حاضر در مورد چگونگی بهترین تحویل فناوری در بدن فکر کرده‌اند: از طریق ژن درمانی. محققان با موفقیت mHCAD را با استفاده از فناوری ژن درمانی ایجاد شده توسط جود سامولسکی، دکترا، استاد ممتاز فارماکولوژی در دانشکده پزشکی UNC، که یک پیشگام در زمینه ژن درمانی است، به یک مدل موش تزریق کردند.