A magyar kutatók vezetésével kifejlesztett új SpotXplorer technológiával beazonosíthatók a „hotspotok” a betegséget okozó fehérjéken.

Ez a technológia új távlatokat nyit az igazán hatékony gyógyszerek kifejlesztésében. Az ELKH Természettudományi Kutatóközpont (TTK) Gyógyszerkémiai Kutatócsoportjának vezetésével, magyar kutatók által kifejlesztett új technológia lehetővé teszi az úgynevezett hotspotok beazonosítását az emberi szervezet betegséget okozó fehérjéiben. Ezek helyzetének pontos ismerete nélkülözhetetlen az igazán hatékony gyógyszerek kifejlesztéséhez.

A hálózati technológiák terén hotspotnak azt a nyilvános, vezeték nélküli (WiFi) internet hozzáférési pontot nevezzük, amelyen keresztül – alkalmas eszköz birtokában – bárki csatlakozhat az internethez. Ehhez hasonlóan az emberi szervezetben megtalálható fehérjéknek is van hotspotjuk. Ezek a hozzájuk kapcsolódó molekulák – például lehetséges gyógyszerek – számára szolgálnak hozzáférési pontként. A hotspot helyének ismerete a mindennapi kommunikációban is nagyon fontos, de ez még nagyobb jelentőségű a gyógyszerkutatásban.

A fehérjék hotspotjainak ismerete nélkül a gyógyszerfejlesztő kutatók csak véletlenszerűen találhatnak új gyógyszermolekulákat. Akárcsak az internet esetében, a fehérjék hotspotjainak hatótávolsága is korlátozott. Az igazán hatékony gyógyszerek azonosításához pontosan ezért nélkülözhetetlen a helyzetük ismerete. 

Az SpotXplorer technológia alapja az a felismerés,

hogy az emberi szervezetben előforduló fehérjék hotspotjait az evolúció olyan molekulák felismerésére hozta létre, amelyeket az ember maga állít elő. Mivel a szervezetünkben mindössze néhány ezer ilyen molekula előállítása történik, a fehérjék hotspotjai sem mutathatnak végtelen változatosságot. Ahogyan a WiFi hotspotra való csatlakozáshoz is szükségünk van felhasználóazonosítóra és jelszóra, úgy a fehérjék hotspotjai is azonosítják a hozzájuk kapcsolódó molekulákat. A molekulák esetében a kötődés feltétele az, hogy a molekula kapcsolódási mintázatát a hotspot felismerje. Így az eddig ismert hotspotok tulajdonságainak elemzésével azonosíthatók azok a kapcsolódási mintázatok, amelyek segítséget nyújtanak abban, hogy a jövő gyógyszerei – a betegséget okozó fehérjékhez hatékonyan kapcsolódva – megváltoztassák a fehérjék hibás működését.

A WiFi hotspot lényege, hogy arra alkalmas eszközzel bárki használhatja.

Ehhez hasonlóan, a fehérjék hotspotjaihoz is elvileg sokféle molekula kapcsolódhat. Azonban csak kevés molekula képes igazán hatékonyan kötődni hozzájuk. A SpotXplorer technológia a kódolt kötődési mintázatoknak köszönhetően képes ilyen molekulákat találni. Ráadásul úgy, hogy ehhez mindössze 100-nál kevesebb molekula megvizsgálására van szükség.

Összehasonlításképpen, míg a gyógyszerkutatásban jelenleg alkalmazott eljárásokban gyakran több tízezer vagy akár százezer molekulát is megvizsgálnak egy-egy továbbfejlesztésre alkalmas hatékony vegyület felfedezéséhez, addig az új SpotXplorer technológiával beazonosítható molekulák a jelenleg ismert kötődési mintázatok mintegy 90 százalékát hordozzák. Ezzel olyan egyedülálló molekulakészletet hoztak létre a kutatók, amelyből legalább egy molekula képes a szervezet szinte bármelyik fehérjéjének hotspotjához kapcsolódni. A magyar fejlesztésű SpotXplorer molekulakészlet ebből a szempontból meghaladja az összes jelenleg használt molekulakönyvtárat, amelyek általában a hotspot-mintázatoknak csak kevesebb mint a felét képesek felismerni.

A magyar kutatók az együttműködő amerikai, angol, lengyel, osztrák és szlovén csoportokkal közösen bizonyították, hogy a SpotXplorer technológia nemcsak a már ismert gyógyszerek által célzott fehérjéken működik, hanem új, betegséget okozó fehérjéken is sikeresen alkalmazható. Segítségével a leukémia új gyógyszeres kezelését ígérő SETD2, valamint a koronavírus-fertőzésben szerepet játszó 3CLpro és NSP3 fehérjék hotspotjain is jól kötődő molekulákat azonosítottak.