Các nhà nghiên cứu phát triển thuốc để thiết lập lại đồng hồ cơ

Các nhà khoa học đã phát triển thành công một loại thuốc có thể đặt lại và khởi động lại đồng hồ cơ thể 24 giờ tự nhiên của chuột thí nghiệm.

Khả năng làm được điều này ở động vật có vú mở ra tiềm năng giải quyết các khó khăn khác nhau của con người về mặt dược lý, bao gồm một số rối loạn tâm thần, tình trạng chậm máy bay và ảnh hưởng đến sức khỏe của công việc theo ca.

Các nhà nghiên cứu do Giáo sư Andrew Loudon từ Đại học Manchester và Tiến sĩ Mick Hastings thuộc Phòng thí nghiệm Sinh học Phân tử MRC ở Cambridge dẫn đầu.

Nhóm nghiên cứu cũng đã làm việc với một nhóm các nhà khoa học đa ngành từ Pfizer do Tiến sĩ Travis Wager dẫn đầu.

Giáo sư Loudon cho biết, “Nó có thể thực sự tàn phá não bộ và cơ thể của chúng ta khi một điều gì đó xảy ra làm phá vỡ nhịp điệu tự nhiên của đồng hồ cơ thể chúng ta. Đây có thể là kết quả của bệnh tật hoặc hậu quả của việc đi máy bay muộn hoặc thường xuyên thay đổi ca ngày và ca đêm tại nơi làm việc.

“Chúng tôi đã phát hiện ra rằng chúng tôi có thể kiểm soát một trong những phân tử quan trọng liên quan đến việc thiết lập tốc độ đồng hồ hoạt động và làm như vậy, chúng tôi thực sự có thể đưa nó vào một nhịp điệu mới.”

Hầu hết các sinh vật và thực vật sống đều có một hệ thống thời gian bên trong cơ thể, được gọi là đồng hồ sinh học.Đây là một hệ thống phức tạp của các phân tử trong mỗi tế bào, điều khiển nhịp điệu của mọi thứ từ giấc ngủ ở động vật có vú đến ra hoa ở thực vật.

Ánh sáng và chu kỳ ngày và đêm là rất quan trọng để thiết lập lại đồng hồ và các điều chỉnh tốt được thực hiện thông qua hoạt động của một số enzyme, bao gồm một enzyme gọi là casein kinase 1, là trung tâm của dự án này.

Giáo sư Loudon tiếp tục, “Đồng hồ sinh học được liên kết với chu kỳ ngày đêm 24 giờ và phần chính của cơ chế đồng hồ“ tích tắc ”một lần mỗi ngày. Nếu bạn tưởng tượng mỗi 'tích tắc' được biểu thị bằng sự tăng và giảm của một làn sóng trong khoảng thời gian 24 giờ, khi bạn đi lên, lượng protein trong tế bào là một phần của cơ chế đồng hồ sẽ tăng lên và như bạn đi xuống, các chất này bị phân huỷ và giảm trở lại. Những gì casein kinase 1 làm là tạo điều kiện cho phần thoái hóa.

“Vì vậy, bạn có thể tưởng tượng rằng casein kinase 1 hoạt động càng nhanh thì phần sóng đi xuống càng dốc và đồng hồ tích tắc càng nhanh - bất kỳ thay đổi nào trong hoạt động của casein kinase 1, nhanh hơn hoặc chậm hơn, sẽ điều chỉnh 'tích tắc' từ 24 giờ đến một số khoảng thời gian khác.

“Hãy xem xét rằng nếu cơ thể của bạn đột nhiên bắt đầu làm việc theo đồng hồ 23 giờ hoặc 25 giờ, thì nhiều quá trình tự nhiên của bạn, chẳng hạn như ngủ và thức, có thể sớm trở nên lạc nhịp với ngày và đêm.”

Nhóm nghiên cứu đã tìm thấy một loại thuốc làm chậm casein kinase 1 và sử dụng nó ở những con chuột có nhịp sinh học đã ngừng hoạt động (tức là đồng hồ đã ngừng tích tắc hoàn toàn). Ở chuột sống và cả tế bào và mẫu mô của chuột, chúng có thể thiết lập lại nhịp đồng hồ bằng cách sử dụng thuốc để ức chế hoạt động của casein kinase 1.

Giáo sư Loudon kết luận “Chúng tôi đã chỉ ra rằng có thể sử dụng thuốc để đồng bộ hóa đồng hồ cơ thể của chuột và do đó, cũng có thể sử dụng các loại thuốc tương tự để điều trị một loạt các vấn đề sức khỏe liên quan đến sự gián đoạn nhịp sinh học. Điều này có thể bao gồm một số bệnh tâm thần và rối loạn giấc ngủ sinh học nhất định. Nó cũng có thể giúp mọi người đối phó với tình trạng tụt hậu của máy bay phản lực và tác động của công việc theo ca ”.

Giáo sư Janet Allen, Giám đốc Nghiên cứu của BBSRC cho biết, “Cách hiệu quả nhất để phát triển các loại thuốc điều trị một vấn đề sức khỏe là hiểu sinh học cơ bản làm nền tảng cho những gì đang diễn ra trong cơ thể chúng ta. Trong trường hợp này, bằng cách hiểu sinh học cơ bản của enzym kiểm soát đồng hồ sinh học, nhóm nghiên cứu đã có thể xác định các giải pháp dựa trên thuốc tiềm năng cho một loạt các vấn đề ảnh hưởng đến sức khỏe và chất lượng cuộc sống của nhiều người. ”

Tiến sĩ Michel Goedert, người đứng đầu bộ phận sinh học thần kinh tại Phòng thí nghiệm Sinh học phân tử của Hội đồng Nghiên cứu Y khoa cho biết “Tất cả chúng ta đều quen thuộc với hiện tượng trễ máy bay và cảm giác mất phương hướng đúng lúc. Điều có lẽ ít được hiểu hơn là tác động này có thể ảnh hưởng đến những người mắc một số bệnh tâm thần như thế nào.

“Điều quan trọng là phải tìm ra những gì có thể xảy ra sai ở cấp độ phân tử và tế bào trong não nếu chúng ta xác định phương pháp điều trị nào sẽ hiệu quả cho bệnh nhân. Nếu các nghiên cứu sâu hơn ở người xác nhận những gì nghiên cứu này đã cho thấy ở chuột, điều này cuối cùng có thể dẫn đến một cách tiếp cận hoàn toàn mới để điều trị các bệnh tâm thần như rối loạn lưỡng cực. ”

Tiến sĩ Wager, thành viên liên kết nghiên cứu, Pfizer cho biết, “Điều đáng kinh ngạc có thể đạt được khi các nhóm học thuật hạng nhất và các đơn vị khám phá dược phẩm hợp tác với nhau. Tận dụng tài năng của nhau, giờ đây chúng ta đã hiểu sâu hơn về vai trò của casein kinase trong các hệ thống sinh học. Có khả năng lôi kéo hoặc tái tạo hệ thống rối loạn nhịp tim sẽ mở ra cánh cửa cho lựa chọn điều trị mới cho chứng rối loạn nhịp sinh học.

“Nhắm mục tiêu ức chế casein kinase với các phân tử nhỏ có thể dẫn đến việc phát hiện ra các loại thuốc mới để điều trị trầm cảm lưỡng cực và các rối loạn nhịp sinh học khác. Gánh nặng của những rối loạn này là rất lớn và cần có những lựa chọn điều trị mới ”.

Nghiên cứu được công bố trên tạp chí PNAS.

Nguồn: Hội đồng nghiên cứu khoa học sinh học và công nghệ sinh học