A magyar kutatók vezetésével kifejlesztett új SpotXplorer technológiával beazonosíthatók a „hotspotok” a betegséget okozó fehérjéken, amely új távlatokat nyit az igazán hatékony gyógyszerek kifejlesztésében

Hírek

Az ELKH Természettudományi Kutatóközpont (TTK) Gyógyszerkémiai Kutatócsoportjának vezetésével új technológiát fejlesztettek ki magyar kutatók, amely lehetővé teszi az úgynevezett hotspotok beazonosítását az emberi szervezetben betegséget okozó fehérjéken. A fehérjék hotspotjai helyzetének pontos ismerete nélkülözhetetlen az igazán hatékony gyógyszerek kifejlesztéséhez. Az innovatív SpotXplorer technológia kifejlesztéséről és felhasználásáról szóló tanulmány 2021. május 27-én jelent meg a világ egyik legrangosabb tudományos szaklapjában, a Nature Communications-ban.

A hálózati technológiák terén hotspotnak azt a nyilvános, vezeték nélküli (WiFi) internet hozzáférési pontot nevezzük, amelyen keresztül – egy alkalmas eszköz birtokában – bárki csatlakozhat az internethez. Azonban az emberi szervezetben megtalálható fehérjéknek is van hotspotjuk, amely a hozzájuk kapcsolódó molekulák – így a lehetséges gyógyszerek – számára szolgál hozzáférési pontként. A hotspot helyének ismerete a mindennapi kommunikációban kétségtelenül nagyon fontos, és ez még inkább igaz a gyógyszerkutatásban, hiszen a fehérjék hotspotjainak ismerete nélkül a gyógyszerfejlesztő kutatók csak véletlenszerűen találhatnak új gyógyszermolekulákat. Akárcsak az internet esetében, a fehérjék hotspotjainak hatótávolsága is korlátozott, ezért helyzetük pontos ismerete nélkülözhetetlen az igazán hatékony gyógyszerek azonosításához.

A magyar kutatók vezetésével kidogozott SpotXplorer technológia alapja az a felismerés, hogy az emberi szervezetben előforduló fehérjék hotspotjait az evolúció olyan molekulák felismerésére hozta létre, amelyeket az ember maga állít elő. Mivel a szervezetünkben mindössze néhány ezer ilyen molekula előállítása történik, a fehérjék hotspotjai sem mutathatnak végtelen változatosságot. Ahogyan a WiFi hotspotra való csatlakozáshoz szükségünk van felhasználóazonosítóra és jelszóra, a fehérjék hotspotjai is azonosítják a hozzájuk kapcsolódó molekulákat. A molekulák esetében a kötődés feltétele az, hogy a molekula kapcsolódási mintázatát a hotspot felismerje. Így az eddig ismert hotspotok tulajdonságainak elemzésével azonosíthatók azok a kapcsolódási mintázatok, amelyek segítséget nyújtanak abban, hogy a jövő gyógyszerei – a betegséget okozó fehérjékhez hatékonyan kapcsolódva – megváltoztassák a fehérjék hibás működését.

hotspot

Ingyenesen elérhető repülőtéri hotspotok a Földön, illetve
hatékony kötődésre alkalmas hotspotok egy COVID-19 fehérjén

A WiFi hotspot lényege, hogy arra alkalmas eszközzel bárki használhatja. Ehhez hasonlóan, a fehérjék hotspotjaihoz is elvileg sokféle molekula kapcsolódhat, azonban csak kevés molekula képes igazán hatékonyan kötődni hozzájuk. A SpotXplorer technológia a kódolt kötődési mintázatoknak köszönhetően képes ilyen molekulákat találni, ráadásul úgy, hogy ehhez mindössze 100-nál kevesebb molekula megvizsgálására van szükség. Összehasonlításképpen, míg a gyógyszerkutatásban jelenleg alkalmazott eljárásokban gyakran több tízezer vagy akár százezer molekulát is megvizsgálnak egy-egy továbbfejlesztésre alkalmas hatékony vegyület felfedezéséhez, addig az új SpotXplorer technológiával beazonosítható molekulák a jelenleg ismert kötődési mintázatok mintegy 90 százalékát hordozzák. Ezzel pedig egy olyan egyedülálló molekulakészletet hoztak létre a kutatók, amelyből legalább egy molekula képes a szervezet szinte bármelyik fehérjéjének hotspotjához kapcsolódni. A magyar fejlesztésű SpotXplorer molekulakészlet ebből a szempontból meghaladja az összes jelenleg használt molekulakönyvtárat, amelyek általában a hotspot-mintázatoknak csak kevesebb mint a felét képesek felismerni.

A magyar kutatók az együttműködő amerikai, angol, lengyel, osztrák és szlovén csoportokkal közösen bizonyították, hogy a SpotXplorer technológia nemcsak a már ismert gyógyszerek által célzott fehérjéken működik, hanem új, betegséget okozó fehérjéken is sikeresen alkalmazható. Segítségével a leukémia új gyógyszeres kezelését ígérő SETD2, valamint a koronavírus-fertőzésben szerepet játszó 3CLpro és NSP3 fehérjék hotspotjain is jól kötődő molekulákat azonosítottak. Az eddigi sikerek alapján az amerikai─magyar BioBlocks cég az innovatív SpotXplorer technológia piacra vitelében nagy lehetőséget lát.

TTK-SpotXplorer
TTK-SpotXplorer

SpotXplorer molekulák kötődnek a COVID-19 fertőzést okozó SARS-CoV-2 vírus NSP3 makrodomén fehérje hotspotjain. A szerkezet a Diamond Light Source szinkrotronban készült az Egyesült Királyságban.