Учёные создали обезболивающее, которое можно включать и выключать с помощью света: как это работает

Американские учёные разработали обезболивающий препарат, действием которого можно управлять с помощью света. Под воздействием ультрафиолетового излучения он становится активным, а синий свет ослабляет его действие. Такой подход позволяет обезболивать конкретный участок тела, не воздействуя на весь организм. Результаты исследования ученых Медицинского колледжа Вейлла Корнелла и Пенсильванского университета опубликованы в журнале Cell.

Опиоидные препараты, в частности морфин и фентанил, относятся к числу наиболее эффективных обезболивающих средств. Однако их применение сопряжено с серьезными рисками. Они могут вызывать запоры, развитие толерантности, когда для достижения прежнего эффекта требуются все более высокие дозы, а также зависимость. В случае передозировки опиоиды способны угнетать дыхание, что может привести к смерти.

Проблема заключается в том, что эти препараты воздействуют на опиоидные рецепторы, расположенные не только в месте возникновения боли, но и в головном и спинном мозге, кишечнике и других частях организма.

Поэтому американские исследователи решили изменить сам принцип действия обезболивающих: сделать так, чтобы препарат можно было активировать только там, где это необходимо.

Как работает обезболивающее, управляемое светом

Учёные создали соединение AM-3, соединив молекулярную структуру морфина с азобензеном — веществом, способным изменять свою форму под воздействием света определённой длины волны.

Это свойство позволяет буквально переключать молекулу между двумя состояниями.

Под действием ближнего ультрафиолетового света AM-3 переходит в форму, которая активно взаимодействует с мю-опиоидными рецепторами и обеспечивает мощный обезболивающий эффект.

В свою очередь, синий свет переводит молекулу в другую форму, которая значительно слабее активирует эти рецепторы.

При этом переключение является обратимым: исследователи могут многократно изменять активность препарата, используя свет разных длин волн.

Такой подход называется фотофармакологией — направлением науки, которое предполагает управление действием лекарственных веществ с помощью света.

Что показали эксперименты

Исследователи испытали AM-3 на доклинических моделях различных видов боли, в частности боли, связанной с раком костей, и боли во внутренних органах.

После введения препарата ученые кратковременно облучали нужный участок ультрафиолетовым светом.

В результате AM-3 обеспечивал обезболивающий эффект, сопоставимый по силе с действием морфина, но преимущественно в той области, на которую направляли свет.

При этом в ходе экспериментов наблюдалось значительно меньше побочных эффектов, характерных для обычных опиоидов. В частности, в отдельных моделях исследователи не обнаружили признаков развития толерантности или запоров.

Еще одной важной особенностью AM-3 оказалась его ограниченная способность проникать в головной мозг.

Это потенциально может снизить риск опасных эффектов, связанных с воздействием опиоидов на центральную нервную систему, в частности зависимости и угнетения дыхания.

В то же время ученые подчеркивают, что пока речь идет лишь о доклинических результатах. Отсутствие отдельных побочных эффектов у животных не гарантирует такой же безопасности препарата для людей.

Когда новый препарат смогут использовать люди

Несмотря на обнадеживающие результаты, технология еще требует доработки. Главная проблема заключается в том, что нынешнюю версию AM-3 необходимо активировать ультрафиолетовым светом, который может повредить кожу и глаза. Кроме того, ультрафиолет плохо проникает в глубокие ткани, что ограничивает возможности его использования для обезболивания внутренних органов.

Поэтому исследователи уже работают над новыми молекулами, которые будут реагировать на более безопасные диапазоны видимого света.

Особое внимание они уделяют красному свету, который способен проникать в ткани глубже, чем ультрафиолет.

«Наша цель — сделать их чувствительными к длинным волнам, таким как красный свет, который может глубоко проникать сквозь кожу и ткани», — пояснил один из руководителей исследования, профессор Пенсильванского университета Дирк Траунер.

По словам учёных, новая технология может иметь значение не только для лечения боли. Принцип управления активностью молекул с помощью света потенциально можно применить и к другим лекарственным препаратам, чтобы точнее контролировать место и время их действия.

На данный момент AM-3 не проходил клинических испытаний на людях. Прежде чем препарат смогут использовать в медицине, исследователям необходимо подтвердить его безопасность, эффективность и разработать практический способ доставки света к нужным тканям.

Важно! Эта публикация основана на последних и актуальных научных исследованиях в области медицины и носит исключительно общеинформационный характер. Публикация не может служить основанием для постановки каких-либо диагнозов. Если вы заболели или нуждаетесь в диагнозе, обратитесь к врачу!