Ερευνητές στο Κέντρο Έρευνας Πόνου του Κολεγίου Οδοντιατρικής του NYU ανέπτυξαν μια γονιδιακή θεραπεία, στην οποία ο χρόνιος πόνος αντιμετωπίζεται ρυθμίζοντας έμμεσα ένα συγκεκριμένο κανάλι ιόντων νατρίου.
Σύμφωνα με τη νέα μελέτη που δημοσιεύτηκε στο PNAS, η καινοτόμος θεραπεία, που δοκιμάστηκε σε κύτταρα και ζώα, καθίσταται δυνατή με την ανακάλυψη της ακριβούς περιοχής στην οποία μια ρυθμιστική πρωτεΐνη συνδέεται με το κανάλι ιόντων νατρίου NaV1.7 για να ελέγξει τη δραστηριότητά του.
«Η μελέτη μας αντιπροσωπεύει ένα σημαντικό βήμα προς την κατανόηση της υποκείμενης βιολογίας του διαύλου ιόντων νατρίου NaV1.7, το οποίο μπορεί να αξιοποιηθεί για να ανακουφιστεί ο χρόνιος πόνος», δήλωσε ο Rajesh Khanna, διευθυντής του Κέντρου Έρευνας Πόνου του NYU και καθηγητής μοριακής παθοβιολογίας στο NYU Dentistry.
Ο χρόνιος πόνος είναι ένα σημαντικό ζήτημα δημόσιας υγείας που επηρεάζει σημαντικό μέρος του παγκόσμιου πληθυσμού και οι επιστήμονες προσπαθούν να αναπτύξουν παυσίπονα πιο αποτελεσματικά και ασφαλέστερα, ως εναλλακτικά των οπιοειδών.
Πώς συνδέονται ο χρόνιος πόνος και τα κανάλια διόδου ιόντων νατρίου
Τα κανάλια διόδου ιόντων νατρίου διαδραματίζουν βασικό ρόλο στη δημιουργία και τη μετάδοση του πόνου, καθώς είναι κρίσιμα για τα νευρικά κύτταρα (νευρώνες) που επικοινωνούν μεταξύ τους.
Ένα συγκεκριμένο κανάλι διόδου ιόντων νατρίου που ονομάζεται NaV1.7 προέκυψε ως πολλά υποσχόμενος στόχος για να θεραπευτεί ο χρόνιος πόνος, μετά την ανακάλυψη της σημασίας του σε άτομα με σπάνιες γενετικές διαταραχές πόνου.
Σε ορισμένες ομάδες ανθρώπων, μια μετάλλαξη στο γονίδιο που κωδικοποιεί το NaV1.7 επιτρέπει σε μεγάλες ποσότητες νατρίου να εισέλθουν στα κύτταρα, με αποτέλεσμα ο χρόνιος πόνος να υπάρχει και μάλιστα σε μεγάλη ένταση. Σε άλλες ομάδες, μεταλλάξεις που μπλοκάρουν το NaV1.7 οδηγούν σε πλήρη έλλειψη πόνου.
Οι επιστήμονες προσπαθούν εδώ και χρόνια να αναπτύξουν θεραπείες πόνου για να μπλοκάρουν επιλεκτικά το NaV1.7, με την επιτυχία τους να είναι περιορισμένη. Ο Δρ. Khanna έχει υιοθετήσει μια διαφορετική προσέγγιση: αντί να μπλοκάρει το NaV1.7, στόχος του είναι να το ρυθμίσει έμμεσα χρησιμοποιώντας μια πρωτεΐνη που ονομάζεται CRMP2.
«Η CRMP2 “μιλάει” στο κανάλι ιόντων νατρίου και ρυθμίζει τη δραστηριότητά του, επιτρέποντας να εισέλθει περισσότερο ή λιγότερο νάτριο στο κανάλι. Εάν μπλοκάρουμε την επικοινωνία μεταξύ Nav1.7 και CRMP2 αναστέλλοντας την αλληλεπίδρασή τους, μπορούμε να υπολογίσουμε πόση ποσότητα νατρίου ηρεμεί τον νευρώνα και ο χρόνιος πόνος μετριάζεται», είπε ο συγγραφέας της μελέτης.
Πώς πραγματοποιήθηκε η γονιδιακή θεραπεία για τον χρόνιο πόνο
Στο παρελθόν, το εργαστήριο του Δρ. Khanna είχε αναπτύξει ένα μικρό μόριο που ρυθμίζει έμμεσα την έκφραση του Nav1.7 μέσω της στόχευσης της CRMP2. Η ένωση ήταν επιτυχής στον έλεγχο του πόνου σε κύτταρα και ζωικά μοντέλα και συνεχίζονται οι μελέτες για τη χρήση της σε ανθρώπους.
Όμως, παρά την επιτυχία της ένωσης, ένα βασικό ερώτημα παρέμεινε: Γιατί η CRMP2 επικοινωνεί μόνο με το κανάλι ιόντων νατρίου NaV1.7 και όχι με τα άλλα οκτώ κανάλια ιόντων νατρίου στην ίδια οικογένεια;
Στη μελέτη τους, οι ερευνητές εντόπισαν μια συγκεκριμένη περιοχή εντός του NaV1.7 όπου η πρωτεΐνη CRMP2 συνδέεται με το κανάλι ιόντων νατρίου προκειμένου να ρυθμίσει τη δραστηριότητά του. Διαπίστωσαν λοιπόν, ότι αυτή η περιοχή είναι ειδική για το NaV1.7, καθώς η CRMP2 δεν συνδέθηκε εύκολα με άλλους διαύλους ιόντων νατρίου.
«Αυτό μας εντυπωσίασε πολύ, γιατί αν βγάζαμε το συγκεκριμένο κομμάτι του καναλιού NaV1.7, η ρύθμιση από την CRMP2 θα είχε χαθεί», είπε ο επιστήμονας.
Για να περιορίσουν την επικοινωνία μεταξύ CRMP2 και NaV1.7, οι ερευνητές δημιούργησαν ένα πεπτίδιο από το κανάλι που αντιστοιχεί στην περιοχή όπου η CRMP2 συνδέεται με το NaV1.7. Εισήγαγαν το πεπτίδιο σε έναν αδενο-σχετιζόμενο ιό προκειμένου να το παραδώσουν στους νευρώνες και να αναστείλουν το NaV1.7.
Η χρήση ιών για τη μεταφορά γενετικού υλικού στα κύτταρα είναι μια κορυφαία προσέγγιση στη γονιδιακή θεραπεία και έχει οδηγήσει σε επιτυχημένες θεραπείες για διαταραχές του αίματος, οφθαλμικές παθήσεις και άλλες σπάνιες παθήσεις.
Ο χρόνιος πόνος υποχώρησε σε δοκιμές σε ζώα
Ο κατασκευασμένος ιός χορηγήθηκε σε ποντίκια που παρουσίαζαν πόνο, όπως η ευαισθησίας στην αφή, στη ζέστη ή στο κρύο, καθώς και η περιφερική νευροπάθεια που προκύπτει από χημειοθεραπεία. Μετά από μια επτά έως 10 ημέρες, οι ερευνητές αξιολόγησαν τα ζώα και διαπίστωσαν ότι ο χρόνιος πόνος τους αντιστράφηκε.
«Βρήκαμε τρόπο να πάρουμε έναν κατασκευασμένο ιό -που περιέχει ένα μικρό κομμάτι γενετικού υλικού από μια πρωτεΐνη που έχουμε όλοι μας- και να μολύνουμε νευρώνες για να θεραπεύσουμε αποτελεσματικά τον πόνο. Βρισκόμαστε προ των πυλών για μια σημαντική στιγμή στη γονιδιακή θεραπεία και αυτή η νέα εφαρμογή στον χρόνιο πόνο είναι μόνο το πιο πρόσφατο παράδειγμα», τόνισε ο ειδικός.
Οι ερευνητές επανέλαβαν τα ευρήματά τους αναστέλλοντας τη λειτουργία του NaV1.7 σε πολλά είδη, όπως τρωκτικά και κύτταρα από πρωτεύοντα θηλαστικά και ανθρώπους. Ενώ χρειάζονται περισσότερες μελέτες, πρόκειται για είναι ένα πολλά υποσχόμενο σημάδι ότι η προσέγγισή τους θα μεταφραστεί σε θεραπεία για τον άνθρωπο.
«Υπάρχει σημαντική ανάγκη για νέες θεραπείες του πόνου, όπως για καρκινοπαθείς με νευροπάθεια που προκαλείται από χημειοθεραπεία. Ο μακροπρόθεσμος στόχος μας είναι να αναπτύξουμε μια γονιδιακή θεραπεία που θα μπορούσαν να λάβουν οι ασθενείς για την καλύτερη αντιμετώπιση αυτών των επώδυνων καταστάσεων και τη βελτίωση της ποιότητας ζωής τους», κατέληξε ο Δρ. Khanna.