Các nhà khoa học tại Trường Y thuộc Đại học North Carolina (UNC) vừa đạt được một bước tiến quan trọng trong việc hiểu rõ cách tế bào phản ứng với một số loại thuốc được sử dụng phổ biến nhất hiện nay ở cấp độ phân tử.

Công trình nghiên cứu được công bố trên tạp chí Proceedings of the National Academy of Sciences đã trình bày một phương pháp tính toán mạnh mẽ nhằm phân tích cách các protein quan trọng truyền tín hiệu bên trong tế bào. Nhóm nghiên cứu kỳ vọng phát hiện này có thể giúp phát triển các phương pháp điều trị an toàn và hiệu quả hơn cho nhiều bệnh lý khác nhau, từ bệnh tim mạch đến các rối loạn sức khỏe tâm thần.

Nhiều loại thuốc hoạt động bằng cách nhắm vào các protein gọi là thụ thể liên kết protein G (GPCR), đóng vai trò giúp tế bào phản ứng với các tín hiệu sinh học như hormone và chất dẫn truyền thần kinh. Các thụ thể này là mục tiêu của khoảng một phần ba số thuốc kê đơn đang được sử dụng. Tuy nhiên, cho đến nay các nhà khoa học vẫn chưa hiểu rõ hoàn toàn cách các protein G tách khỏi các thụ thể GPCR đã được thuốc kích hoạt trên bề mặt tế bào để tiếp tục truyền tín hiệu vào bên trong tế bào. Trong nghiên cứu mới, các nhà khoa học UNC đã sử dụng các mô phỏng máy tính tiên tiến dựa trên phương pháp động lực học phân tử tăng tốc để quan sát quá trình này. Phương pháp mô phỏng cho phép theo dõi cách các protein G tách khỏi thụ thể sau khi liên kết với thuốc và tiếp tục mang tín hiệu đi sâu vào bên trong tế bào. Kết quả mô phỏng phù hợp với các thí nghiệm trong phòng thí nghiệm, đồng thời cho thấy một nhóm hợp chất thuốc mới có thể làm chậm quá trình tách rời này. Phát hiện này giúp làm sáng tỏ hơn cơ chế mà các loại thuốc tác động lên tế bào ở cấp độ phân tử.

Thông qua hợp tác quốc tế với một nhóm nghiên cứu tại Đại học Monash (Úc), các nhà khoa học nhận thấy rằng những hợp chất nói trên có khả năng làm chậm sự tách rời của protein G trong cả mô phỏng và thí nghiệm thực nghiệm. Những phân tử nhỏ được nghiên cứu thuộc một nhóm tiền chất thuốc đặc biệt có khả năng liên kết với các thụ thể GPCR mục tiêu với độ chọn lọc cao. Nhờ tính chọn lọc này, các hợp chất có thể giúp tránh các tác dụng phụ độc hại cho bệnh nhân và đồng thời được xem là ứng viên tiềm năng trong điều trị đau thần kinh mà không gây nguy cơ nghiện thuốc.

Theo các nhà nghiên cứu, hiểu biết mới về cơ chế truyền tín hiệu này có thể hỗ trợ các nhà phát triển thuốc thiết kế những loại dược phẩm chính xác hơn, có khả năng điều chỉnh tinh vi quá trình tín hiệu của tế bào. Điều đó không chỉ giúp giảm tác dụng phụ mà còn mở ra cơ hội cải thiện hiệu quả điều trị đối với nhiều bệnh lý khác nhau.

N.P.A (theo UNC)