Brno: Experimentální biologové hledají lék na Alzheimerovu chorobu

Odborníci z Loschmidtových laboratoří Masarykovy univerzity využívají počítačové modelování pro pomoc s hledáním nových léků či úpravou léčebných postupů.

Tým z Loschmidtových laboratoří ve složení biochemik Jiří Damborský, enzymolog Zbyněk Prokop, bioinformatik David Bednář, strukturní biolog Martin Marek a matematik Stanislav Mazurenko, se zapojil do velkého úkolu. Díky spolupráci s Českým institutem robotiky a kybernetiky (CIIRC) pomáhají s výzkumným projektem firmy Alzheon, která realizuje třetí fázi klinického testování nového léku na Alzheimerovu chorobu.

Charakteristickým znakem Alzheimerovy nemoci je agregace peptidů Aß v mozkových buňkách. Vyvíjený lék by měl zabraňovat tvorbě sraženin, tak jako se ve zdravém těle přirozeně děje během spánku. Biologicky aktivní molekula, kterou firma vyvinula, je ve třetím stádiu klinického testování, tedy v poslední fázi testů před tím než se lék začne používat v klinické praxi. Dosavadní výsledky ukazují, že si lék vede velmi dobře.

Vědci z Loschmidtových laboratořích Přírodovědecké fakulty MU, pomáhají s hledáním dalších molekul, které by mohly mít terapeutické účinky na agregující peptid Aß. Výzkumníci z Alzheonu se domnívají, že by se na základě podobného molekulárního mechanismu daly léčit další neurologická onemocnění jako je Parkinsonova choroba nebo amyotrofická laterální skleróza. Studujeme mechanismus působení testovaného léku na Alzheimerovu chorobu a hledáme možnosti, jak biologický účinek zesílit. Peptid Aß, se který v rámci projektu pracujeme, má specifické vlastnosti. Laboratorní příprava i experimentální práce s tímto peptidem je velmi náročná. Studujeme efekty malých organických molekul na patologickou agregaci Aß a sledujeme, jak se v jejich přítomnosti peptid chová. Používáme k tomu tradiční laboratorní metody i počítačové simulace,” popisuje probíhající výzkum biochemik Jiří Damborský, vedoucí laboratoří.

Počítačovým modelováním vědci simulují peptid Aß, jeho vzhled a dynamiku a pak ho, stejně jako v experimentu, obklopí organickými molekulami a sledují vliv na chování peptidu v reálném čase. Jedna simulace může trvat týdny a produkuje velké množství dat. Vědci by rádi studovali stovky až tisíce molekul, proto hledají ve spolupráci s kolegy z CIIRCu způsob, jak data automaticky analyzovat a urychlit průběh simulace. Softwarový nástroj, který by tento problém vyřešil, by byl univerzálně použitelný na různé molekulové systémy. Použití umělé inteligence v analýzách počítačových simulací je rychle se rozvíjející oblast výzkumu. Je zde prostor pro zcela novou technologii,” říká o ambicích spolupráce s CIIRC matematik a vedoucí týmu umělé inteligence Stanislav Mazurenko.

Studiem Alzheimerovy choroby medicínská tématika v Loschmidtových laboratoří nekončí. Ve spolupráci s lékaři z Fakultní nemocnice Brno vědci vyvíjí nový počítačový systém pro analýzu vlivu mutací na funkci proteinů a navigaci alternativní léčby dětských onkologických pacientů. Software analyzuje vliv mutací na vazbu všech 4.400 léků schválených americkým Úřadem pro kontrolu potravin a léčiv. Výsledky poskytuje v průběhu dvou týdnů, což je pro použití v klinické praxi zásadní,” upřesňuje vedoucí bioinformatického týmu David Bednář.

V projektu STROKE Brno se zase společně s partnery z Farmaceutické fakulty MU, Biofyzikálního ústavu Akademie věd ČR, lékaři z Fakultní nemocnice u sv. Anny, Masarykova onkologického ústavu a biotechnologické firmy BioVendor věnují vývoji nové generace léků pro akutní mozkovou mrtvici. Cílem projektu je zvýšit účinnost enzymů, které rozpouští krevní sraženiny v cévách v mozku. Zkoušíme několik paralelních strategií, jak zvýšit účinnost rozpouštění. Studujeme interakce enzymů s proteiny krevní sraženiny metodami strukturní biologie a vnášíme mutace do enzymů již používaných v klinické praxi. Současně hledáme nové enzymy v různých organismech, například v delfínech, krev sajících netopýrech nebo primátech, a to prohledáváním genomických databází, upřesňuje strukturní biolog a vedoucí strukturního týmu Martin Marek.

V Loschmidtových laboratořích jsme se tradičně věnovali problematice životního prostředí, aktuálně například navrhujeme enzymy degradující plastový odpad nebo syntetizující fluorované látky ekologickou cestou. V rámci působení v Mezinárodním centru klinického výzkum FN u sv. Anny e však stále častěji zapojujeme i do biomedicínského výzkumu a vývoje léčiv. Těší nás, když vidíme přímý dopad naší práce na zdraví pacientů,” uzavírá vedoucí kinetického týmu a expert na mikrofluidiku Zbyněk Prokop.