Учёные австралийского университета RMIT города Мельбурна использовали суперкомпьютер для того, чтобы построить модель активации белков в мозге, которые контролируют электрические сигналы.
Данные исследования проводились в целях поиска новых безопасных и эффективных лекарственных средств и, в первую очередь, анестетиков. О результатах исследователи сообщили в PNAS.
Такие показатели дало семилетние исследование, авторами которого стали Тоби Аллен (Toby Allen) и его коллеги Богдан Лев (Bogdan Lev) и Бретт Кромер (Brett Cromer). Учёные построили модель белковых «переключателей», которые активировались связыванием молекул для дальнейшего запуска электрических сигналов в мозге. В конечном итоге их выводы открыли понимание того, как мозговая деятельность может контролироваться существующими и новыми лекарствами. В том числе и анестетиками. В то время как основные анестетики блокируют включенные и усиливают выключенные переключатели в мозге, новые анестетики помогают терять ощущение боли.
«Несмотря на то, что анестетики используют уже на протяжении 150 лет, учёные до сих пор не знают, как процесс обезболивания происходит на молекулярном уровне. Анестетики являются основой современной медицины, для безопасного использования которых нужны требуются квалифицированные анестезиологи. Они также могут оказывать долгосрочное воздействие на функции мозга как у новорождённых, так и у пожилых людей», — комментирует доктор Аллен.
В исследовании раскрыт механизм переключения. Он поможет в разработке новых анестетиков, которые станут наиболее безопасными для долговременной функции мозга, а также для эффективного и целенаправленного использования препаратов.
Аллен также продемонстрировал компьютерные модели, используя Victorian Life Sciences Computation Initiative (высококлассный и высокомощный компьютерный кластер для наук о жизни и биоинформатики в Мельбурне.). Он обеспечил беспрецедентный уровень восприятия нервной системы. В большом разрешении было показано, как воспринимающая информацию основа нервной клетки – ионные каналы – связывает молекулы – нейромедиаторы. Они, в свою очередь, активируют генерации электрических импульсов.
Эти результаты раскрывают ряд потенциальных применений, в число которых входит то, как мутации ионного канала вызывают эпилепсию. Также открываются горизонты новых методов лечения тревожных состояний, алкоголизма, хронической боли, инсульта и других нервных патологий. Помимо всего прочего компьютерное моделирование уменьшает потребность в тестировании новых лекарств на животных, что тоже есть большой плюс.
Текст: Вера Тулунина