Fejlett szűrési technológiák
A tanulmány nem lett volna lehetséges fejlett szűrési technológiák használata nélkül, amelyekkel több tucat fehérjét vizsgáltak át a prohormonok osztályából.
A prohormonok biológiailag inaktív molekulák, amelyek akkor válnak aktívvá, amikor más fehérjék kisebb darabokra, úgynevezett peptidekre hasítják őket; ezek közül néhány peptid ezután hormonként működik, hogy szabályozza a komplex biológiai folyamatokat, beleértve az anyagcserét, az agyban és más szervekben.
Minden prohormon különféle módon osztható fel, hogy peptid utódok sokaságát hozza létre. A fehérjeizoláció hagyományos módszereivel azonban nehéz kiválasztani a peptid hormonokat (amelyek viszonylag ritkák) a sokkal számosabb természetes fehérjelebontási és -feldolgozási melléktermékek biológiai levesében.
A kutatók a prohormon-konvertáz 1/3-ra (más néven PCSK1/3) összpontosítottak, amely a prohormonokat specifikus aminosav-szekvenciáknál választja el, és ismerten szerepet játszik a humán elhízásban.
Az egyik peptid termék a glukagonszerű peptid 1, vagyis GLP-1, amely szabályozza az étvágyat és a vércukorszintet; a semaglutid a GLP-1 hatását utánozza a szervezetben. A csapat a mesterséges intelligenciához fordult, hogy segítsen azonosítani más, az energiametabolizmusban részt vevő peptideket.
Peptid Prediktor
Ahelyett, hogy manuálisan izolálták volna a fehérjéket és peptideket a szövetekből, és olyan technikákat alkalmaztak volna, mint a folyadékkromatográfia-tömegspektrometria, hogy százezernyi peptidet azonosítsanak, a kutatók egy számítógépes algoritmust terveztek, amelyet “Peptid Prediktornak” neveztek el, hogy azonosítsák a tipikus prohormon-konvertáz hasítási helyeket mind a 20 000 emberi fehérjekódoló génben.
Ezután olyan génekre összpontosítottak, amelyek olyan fehérjéket kódolnak, amelyek a sejten kívülre választódnak ki – ez a hormonok kulcsfontosságú jellemzője – és amelyeknek négy vagy több lehetséges hasítási helyük van. Ennek köszönhetően a keresést 373 prohormonra szűkítették, ami kezelhető mennyiség volt a biológiai hatások szűréséhez.
“Az algoritmus abszolút kulcsfontosságú volt a felfedezéseinkhez,” mondta Svensson.
A Peptid Prediktor előre jelezte, hogy a prohormon-konvertáz 1/3 2683 egyedi peptidet generálna a 373 fehérjéből. Coassolo és Svensson olyan szekvenciákra összpontosítottak, amelyek valószínűleg biológiailag aktívak az agyban. 100 peptidet, köztük a GLP-1-et szűrték a laboratóriumban tenyésztett idegsejtek aktiválására való képességük alapján.
Ahogy várták, a GLP-1 peptidnek robusztus hatása volt a sejtekre, háromszor növelve aktivitásukat a kontrollsejtekhez képest. De egy kis peptid, amely mindössze 12 aminosavból áll, tízszeresre növelte a sejtek aktivitását a kontrollokhoz képest. A kutatók ezt a peptidet BRP-nek nevezték el a szülő prohormon, a BPM/retinoic acid inducible neural specific 2, vagy BRINP2 (BRINP2-related-peptide) alapján.
Kiemelkedő eredmények az állatkísérletekben
Amikor a kutatók tesztelték a BRP hatását sovány egereken és mini sertéseken (amelyek pontosabban tükrözik az emberi anyagcserét és étkezési mintákat, mint az egerek), azt találták, hogy a BRP intramuszkuláris injekciója az etetés előtt akár 50%-kal is csökkentette az élelmiszer-bevitelt a következő órában mindkét állatmodellben.
A 14 napig napi BRP injekciókkal kezelt elhízott egerek átlagosan 3 grammot veszítettek – szinte kizárólag zsírveszteség miatt –, míg a kontrollállatok körülbelül 3 grammot híztak ugyanezen időszak alatt. Az egerek javulást mutattak a glükóz- és inzulintoleranciában is.
Az egerek és sertések viselkedési vizsgálatai nem találtak különbséget a kezelt állatok mozgásában, vízfogyasztásában, szorongásszerű viselkedésében vagy széklettermelésében. És további fiziológiai és agyi aktivitási vizsgálatok kimutatták, hogy a BRP olyan anyagcsere- és idegsejti útvonalakat aktivál, amelyek különböznek a GLP-1 vagy semaglutid által aktiváltaktól.
A kutatók remélik, hogy azonosítani tudják a BRP-hez kötődő sejtfelszíni receptorokat, és tovább boncolgatják annak hatásmechanizmusát. Azt is vizsgálják, hogyan lehet a peptid hatásait hosszabb ideig fenntartani a szervezetben, hogy kényelmesebb adagolási ütemtervet tegyenek lehetővé, ha a peptid hatékonynak bizonyul az emberi testsúly szabályozásában.
“Az elhízás kezelésére szolgáló hatékony gyógyszerek hiánya évtizedek óta probléma az embereknél,” mondta Svensson. “Semmi, amit eddig teszteltünk, nem hasonlítható a semaglutid étvágycsökkentő és testsúlycsökkentő képességéhez. Nagyon kíváncsiak vagyunk, hogy biztonságos és hatékony-e embereknél.”
