Naukowcy udoskonalili terapie lekami aktywowanymi światłem, opracowując związki skutecznie łagodzące ból neuropatyczny przy minimalnych skutkach ubocznych, co sygnalizuje odejście od tradycyjnych terapii opioidowych.
Zespół naukowców z Instytutu Bioinżynierii Katalonii (IBEC) opracował aktywowane światłem pochodne leku przeciwpadaczkowego karbamazepiny do leczenia bólu neuropatycznego.
Światło można wykorzystać do kierowania leków do określonych obszarów ciała za pomocą fotofarmakologii. Technika ta modyfikuje strukturę chemiczną leku poprzez wprowadzenie światłoczułego przełącznika molekularnego, takiego jak azobenzen. W rezultacie lek staje się aktywny dopiero pod wpływem ekspozycji na określone długości fal światła, pozostając nieaktywny w ciemności.
W oparciu o te zasady zespół naukowców pod kierownictwem Instytutu Bioinżynierii Katalonii (IBEC) opracował fotoprzełączalne pochodne karbamazepiny, leku przeciwpadaczkowego szeroko stosowanego w medycynie do zwalczania niektórych rodzajów bólu neuropatycznego, takich jak neuralgia trójdzielna. Związki te, które po aktywacji światłem działają przeciwbólowo, są w stanie lokalnie i na żądanie hamować sygnały nerwowe. Zsyntetyzowane przez badaczy pochodne są aktywowane przy długościach fali odpowiadających barwie bursztynu, co pozwala im przechodzić przez tkanki i kości przy użyciu konwencjonalnych lamp halogenowych.
Reprezentatywny klip wideo przedstawiający fotokontrolowane poruszanie się danio pręgowanego. Zwierzęta leczone nośnikiem (czarny ślad) wykazują mniejszą aktywność pływania i prawie brak fotoreakcji w porównaniu ze zwierzętami nienaruszonymi. Fotoreakcje behawioralne wywoływane przez karbadiazocynę są obserwowane i statystycznie istotne, przy czym światło o długości fali 420 nm zwiększa zdolność poruszania się, a światło o długości fali 500 nm ją zmniejsza. Źródło: Instytut Bioinżynierii Katalonii (IBEC)
Dwa zsyntetyzowane związki, karbazopina-1 i karbadiazocyna, wykazują aktywność fotofarmakologiczną, umożliwiając odwracalną kontrolę światła za pomocą światła. Te na żywo eksperymenty pozwalają zaobserwować zachowania lękowe, które odzwierciedlają się w gwałtownych ruchach pływackich. Badacz IBEC Luisa Camerin, pierwsza autorka badania, wyjaśnia: „Kiedy oświetlamy larwy, które pochłonęły te związki, przy określonej długości fali, lek zostaje aktywowany, a larwy poruszają się szybciej. Jeśli zmienimy długość fali, ich ruch ponownie ulegnie spowolnieniu, co świadczy o odwracalnym wpływie związku na układ nerwowy.
Innowacje w leczeniu bólu
Wykazano również, że karbadiazocyna ma właściwości przeciwbólowe: „W modelach szczurzych opracowanych w laboratorium Esther Berrocoso na Uniwersytecie w Kadyksie zaobserwowaliśmy, że karbadiazocyna działa przeciwbólowo na ból neuropatyczny, bez żadnych objawów znieczulenia, sedacji ani toksyczności. Wyniki te pokazują proste i przekonujące leczenie za pomocą nieinwazyjnego oświetlenia” – wyjaśnia Pau Gorostiza, profesor naukowy ICREA, główny badacz w IBEC i członek CIBER-BBN.
Larwy danio pręgowanego. Źródło: Instytut Bioinżynierii Katalonii (IBEC)
Ból neuropatyczny jest spowodowany zmianami lub chorobami układu somatosensorycznego, takimi jak radikulopatia lędźwiowa („rwa kulszowa”), neuropatia cukrzycowa i przewlekły ból pooperacyjny. W leczeniu tego typu bólu często konieczne jest stosowanie opioidów, które są silniejszymi środkami przeciwbólowymi niż zwykłe NLPZ – takich jak paracetamol i ibuprofen. Jednak ich stosowanie budzi kontrowersje ze względu na ich niespójną skuteczność, potrzebę stosowania dużych dawek, które mogą prowadzić do tolerancji i uzależnienia, a także ogólnoustrojowe skutki uboczne, takie jak zaparcia, nudności, zawroty głowy i senność.
W tym kontekście terapie światłem zyskują coraz większe znaczenie w medycynie ze względu na ich zdolność do działania na określone obszary ciała, zwiększając skuteczność leczenia i ograniczając skutki uboczne leków ogólnoustrojowych.
Zespół pracuje już nad kolejnym etapem tego projektu, który będzie polegał na aktywacji leków za pomocą światła podczerwonego, które wnika głębiej w tkankę, oraz przy użyciu przenośnych źródeł światła, takich jak lasery czy diody elektroluminescencyjne (LED).
Odniesienie: „Fotoprzełączane analogi karbamazepiny do nieinwazyjnego hamowania neuroinhibicji in vivo” autorstwa Luisa Camerin, Galyna Maleeva, Alexandre Gomila-Juaneda, Irene Suárez-Pereira, Carlo Matera, Davia Prischich, Ekin Opar, Fabio Riefolo, Esther Berrocoso i Pau Gorostiza, 18 czerwiec 2024, Wydanie międzynarodowe Angewandte Chemie.
DOI: 10.1002/anie.202403636
Badanie to jest częścią projektu PHOTOTHERAPORT, koordynowanego przez Instytut Bioinżynierii Katalonii (IBEC). Projekt finansowany jest z prestiżowego programu Pathfinder Open Europejskiej Rady ds. Innowacji (EIC) i koncentruje się na opracowaniu implantów luminescencyjnych oraz leków aktywowanych światłem do innowacyjnych terapii neuromodulacyjnych (program HORIZON-EIC-2023 PATHFINDEROPEN-01, nr 101130883) . PHOTOTHERAPORT to konsorcjum 8 instytucji z 4 krajów z budżetem 3 mln euro na 3 lata na realizację projektu.
