Utilizzando un sensore a infrarossi, i biofisici della Ruhr-Universität Bochum (RUB) sono riusciti ad analizzare rapidamente e facilmente quali agenti attivi influiscono sulla struttura delle proteine ​​e per quanto tempo dura tale effetto. Così, Il Prof. Dr. Klaus Gerwert e il Dr. Jörn Güldenhaupt hanno eseguito misurazioni risolte nel tempo dei cambiamenti nella struttura degli scaffold proteici, che sono stati attivati ​​dagli agenti attivi. I loro metodi potrebbero un giorno aiutare a sviluppare farmaci con pochi effetti collaterali in modo rapido e mirato. Il team ha pubblicato un rapporto sulla loro ricerca, che è stato condotto nell'ambito del programma finanziato dall'UE Innovative Medicines Initiative nel progetto Kinetics for drug discovery (K4DD), nel diario Angewandte Chemie il 17 maggio, 2018.

L'efficacia di molti farmaci si basa sul fatto che manipolano il metabolismo delle cellule inibendo l'attività di specifiche proteine. A tal fine, la molecola del farmaco deve legarsi alla rispettiva proteina bersaglio, mentre l'agente attivo il più delle volte si deposita nei compartimenti funzionali delle proteine, che sono spesso cavi come un marsupio.

Nel caso di alcuni agenti attivi, il legame alla proteina bersaglio altera inoltre la struttura della superficie della proteina. A seguito del cosiddetto cambiamento conformazionale, diventano accessibili nuove superfici e sacchetti di rilegatura, e un agente attivo può essere ulteriormente adattato per abbinarli. Questo processo si traduce spesso in una migliore selettività degli agenti attivi, riducendo così gli effetti collaterali.

"Il modo in cui un agente attivo influenza la struttura della sua proteina bersaglio è stato finora analizzato utilizzando metodi che richiedono tempo e materiali, che possono fornire informazioni spaziali estremamente dettagliate, ma che non danno risultati fino a settimane o addirittura mesi dopo, " spiega Jörn Güldenhaupt.

Sviluppato dai ricercatori di Bochum, il nuovo metodo fornisce informazioni sui cambiamenti strutturali in pochi minuti, e può anche restringere il tipo di cambiamento strutturale. Il sensore si basa su un cristallo permeabile alla luce infrarossa. La proteina è legata sulla sua superficie. Gli spettri infrarossi sono registrati attraverso il cristallo, mentre la superficie viene risciacquata con soluzioni con o senza agenti attivi. Il sensore rileva i cambiamenti nell'area spettrale della proteina che è sensibile alla struttura, cioè la cosiddetta regione intermedia, caratteristica dell'impalcatura di una proteina. Se si verificano cambiamenti, è ovvio che l'agente attivo ha alterato la forma della proteina.

In collaborazione con la società Merck, il team ha dimostrato l'affidabilità di questo metodo analizzando il modo in cui due diversi gruppi di agenti attivi hanno influenzato la proteina da shock termico HSP90. È un aiutante pieghevole che aiuta le proteine ​​appena generate nella cellula a formare la corretta struttura tridimensionale. Grazie al loro metabolismo estremamente attivo, le cellule tumorali lo richiedono molto urgentemente. Gli agenti attivi inibitori di HSP90 costituiscono un approccio per lo sviluppo di farmaci che bloccano la crescita del tumore.

La velocità con cui una molecola di farmaco si disimpegna dalla proteina bersaglio corrisponde al periodo di efficacia del farmaco nell'organismo. Gli agenti attivi con una durata di vita elevata e complessa sono legati alla proteina bersaglio per lungo tempo, rimanendo così efficace per lungo tempo. Le compresse contenenti tali agenti attivi devono essere assunte solo una volta al giorno, Per esempio, e spesso hanno meno effetti collaterali. "Poiché il nostro sensore agisce come un sistema di flusso, possiamo sciacquare gli agenti attivi dalla proteina bersaglio dopo il legame e, di conseguenza, misurare come l'efficacia cambia nel tempo, " spiega Klaus Gerwert.