Cum arată traseul medicamentelor în organism: legarea lor, observată la nivel de celulă

Destinul Medicamentelor în Corp

Când o persoană administrează un medicament, unde ajunge acesta în organism? Deși cercetătorii pot oferi estimări pentru majoritatea medicamentelor, metodele tradiționale nu permit identificarea exactă a celulelor țintă și a locurilor de legare a medicamentului în organism. Testările se concentrează pe măsurarea concentrației într-un organ, precum ficatul, dar nu reușesc să dezvăluie efectele neașteptate.

Inovația vCATCH

Ye și echipa sa au dezvoltat o tehnică imagistică inovatoare, denumită vCATCH, care evidențiază celulele specifice la care se leagă medicamentele în întregul organism al unui șoarece. Studiul publicat recent în revista Cell a demonstrat utilizarea acestei metode pentru a harta două medicamente oncologice cunoscute. Rezultatele au scos la iveală faptul că unul dintre medicamente se leagă neașteptat de inima și vasele de sânge, sugerând posibile riscuri cardiovasculare. Aplicarea acestei tehnici în fazele timpurii ale dezvoltării medicamentelor ar putea ajuta la minimizarea acestor riscuri.

Evaluarea Eficienței Medicamentelor

Studiile clinice evidențiază eficacitatea medicamentelor împotriva bolilor și reacțiile adverse obișnuite, însă până acum nu a fost posibilă analiza detaliată a efectului medicamentului la nivel celular. Cele mai comune metode de studiu implicau descompunerea țesuturilor pentru analiza acestora sau tehnici cu rezoluție scăzută, precum imagistica radioactivă, care ofereau de cele mai multe ori doar o imagine de ansamblu a organelor.

Extinderea Metodei CATCH

În anul 2022, laboratorul lui Ye a introdus metoda CATCH, care permite identificarea celulelor țintă pe suprafața organelor, cum ar fi creierul. Noua cercetare a extins această tehnică astfel încât să funcționeze în întregul organism, incluzând organe mari precum inima și plămânii.

Compatibilitatea cu Medicamentele Covalente

Metoda CATCH se aplică medicamentelor covalente, care formează legături permanente cu celulele țintă. O mică componentă chimică este adăugată acestor medicamente înainte de administrare. După injectare, medicamentele se leagă de celulele țintă, iar țesuturile sunt ulterior tratate cu un marker fluorescent și o moleculă de cupru. Aceasta permite o reacție chimică rapidă ce leagă markerul de componenta chimică a medicamentului, făcând astfel vizibil locul în care a ajuns fiecare moleculă de medicament.

Depășirea Provocărilor Experimentale

Pentru ca vCATCH să funcționeze eficient în toate organele, echipa lui Ye a întâmpinat o provocare majoră: proteinele din țesuturi interferează cu absorbția cuprului necesar. Aceasta ducea la vizibilitatea redusă a locurilor de legare adânc în organe. Echipa a început prin a trata țesuturile cu un exces de cupru pentru a bloca aceste locuri de legare și a realizat multiple scufundări în soluții cu cupru și markeri fluorescenți.

Tehnologie Avansată pentru Analiza Datelor

Având în vedere că metoda imagistică generează cantități enorme de date, echipa a colaborat cu ingineri pentru a dezvolta platforme de analiză bazate pe inteligență artificială. Acestea identifică automat celulele țintă în întregul organism, inclusiv în creier.

Testarea Medicamentelor Oncologice

Laboratorul lui Ye a utilizat vCATCH pentru a harta locurile de legare ale două medicamente oncologice: ibrutinib (Imbruvica), utilizat în tratamentele cancerelor de sânge și afatinib (Gilotrif), prescris pentru cancerul pulmonar non-microcelular. Hărțile au arătat că afatinib se distribuie extensiv în țesutul pulmonar, conform așteptărilor. Invers, ibrutinib a prezentat un tipar mai complex, legându-se nu doar de celulele sanguine, ci și de celulele imune din ficat și țesuturile cardiace, indicând posibile efecte adverse.

Aplicabilitate Pe Scopuri Diverse

Utilizarea metodei vCATCH depășește limitele celor două medicamente studiate. Echipa analizează acum dacă medicamentele anticancer se leagă mai selectiv de celulele tumorale comparativ cu cele sănătoase și investighează efectele medicamentelor precum antidepresivele și antipsihoticele asupra celulelor din creier. Această inovație promite să devină un instrument valoros în dezvoltarea medicamentelor, asigurându-se că acestea vizează eficient țintele dorite și nu interacționează negativ cu alte organe.