Noua strategie EV-SELEX accelerează descoperirea medicamentelor pentru diverse GPCR-uri
Receptorii cuplați la proteine G (GPCR) sunt cele mai abundent exprimate proteine în organismul uman, având un rol crucial în reglementarea proceselor fiziologice variate, de la percepția durerii până la semnalizarea hormonală.
Datorită importanței lor în sănătate și boală, GPCR-urile reprezintă ținte pentru majoritatea noilor medicamente aflate în dezvoltare. Identificarea candidaților de medicamente care se leagă de GPCR-uri cu afinitate și specificitate ridicată rămâne o provocare majoră, întârzind dezvoltarea unor terapii mai sigure.
O alternativă promițătoare la medicamentele convenționale este utilizarea aptamerilor ADN (ADN scurt, cu un singur fir, capabili să se plieze în structuri tridimensionale unice), care pot recunoaște ținte moleculare specifice. Deși acest lucru oferă speranțe, tehnicile de dezvoltare a aptamerilor, cum ar fi SELEX (evoluția sistematică a ligandilor prin îmbogățire exponențială), întâmpină dificultăți în a produce candidați împotriva proteinelor complexe de membrană, precum GPCR-urile.
Pentru a aborda această provocare, o echipă de cercetare condusă de profesorul Toshihide Tabata de la Facultatea de Inginerie a Universității din Toyama, Japonia, împreună cu Dr. Mitsushi J. Ikemoto, Associate Professor Yuji Kamikubo și Associate Professor Daisuke Uta, a dezvoltat o nouă strategie de selecție a aptamerilor numită EV-SELEX (extracellular vesicle SELEX). Studiul a fost publicat în jurnalul Communications Biology pe 7 iulie 2026.
„Ca neurosciențiști, în timp ce lucram pe plasticitatea sinaptică mediată de GPCR, am observat că există un număr limitat de instrumente experimentale pentru manipularea farmacologică a GPCR-urilor neuronale. Acest lucru ne-a intrigat să creăm instrumente noi și eficiente pentru dezvoltarea de medicamente”, a declarat Tabata.
În contrast cu metodele convenționale Cell-SELEX, EV-SELEX exploatează un proces celular natural prin care GPCR-urile activate sunt internalizate și ambalate în vezicule extracelulare (EV). Atunci când un ligand se leagă de un GPCR, receptorul activat, împreună cu ligandul, este internalizat în celulă prin endocitoză. Acești receptori sunt ambalați în EV-uri și apoi eliberați în spațiul extracelular. Cercetătorii pot colecta ligandul legat de receptor, preluând mediul de cultură din jurul celulelor. Aceasta minimizează interferența proteinelor de membrană necorespunzătoare și permite selecția eficientă a aptamerilor ADN care recunosc conformațiile biologic relevante ale receptorului.
Folosind această abordare, cercetătorii au identificat Dapt-μR, un aptamer ADN care se leagă de receptorul μ-opioid (MOR) cu specificitate ridicată. Interesant este că aptamerul nu doar recunoaște receptorul, ci îl și activează. Când a fost testat în celule cultivate, Dapt-μR a inhibat acumularea de adenozin monofosfat ciclic, un semn distinctiv al activării MOR. Efectul a fost blocat de antagonistul MOR, naloxon, confirmând că răspunsul a fost mediat în mod specific prin MOR.
Echipa a evaluat în continuare activitatea biologică a aptamerului în modele neuronale și animale. În modelele neuronale, Dapt-μR a redus influxul de calciu, ceea ce a fost în concordanță cu semnalizarea MOR. La șoareci, Dapt-μR a avut un efect analgezic după administrarea intratecală. Aceste descoperiri sugerează că aptamerii ADN pot funcționa ca molecule asemănătoare medicamentelor, capabile să declanșeze un răspuns farmacologic comparabil cu cel al agonistelor opioide consacrate.
În plus, cercetătorii au comparat EV-SELEX cu un protocol îmbunătățit Cell-SELEX și au constatat că metoda bazată pe EV a permis selecția aptamerilor cu afinitate ridicată și potenți în mai puține cicluri de selecție decât metodele convenționale. Această eficiență îmbunătățită sugerează că EV-SELEX ar putea reduce semnificativ timpul și efortul necesar pentru a dezvolta candidați terapeutici pentru GPCR-uri.
Pe lângă dezvoltarea unui promițător aptamer țintit împotriva receptorului opioid, studiul a stabilit, de asemenea, EV-SELEX ca o platformă versatilă care ar putea fi aplicată în descoperirea de medicamente pentru o gamă largă de GPCR-uri implicate în tulburări neurologice, dureri cronice, boli metabolice, condiții cardiovasculare și cancer. În plus față de aplicațiile terapeutice, tehnologia ar putea genera, de asemenea, instrumente moleculare extrem de selective pentru studiul GPCR-urilor.
„Tehnica noastră nouă, EV-SELEX, poate finaliza dezvoltarea de medicamente într-un timp foarte scurt. Aceasta ar putea ajuta companiile farmaceutice să dezvolte eficient medicamente terapeutice și/sau experimentale pentru cele mai importante ținte de medicamente, GPCR-urile. Această revoluție tehnologică va promova semnificativ știința biomedicală”, a concluzionat Tabata.
