I ricercatori sviluppano farmaci per ripristinare l'orologio biologico

Gli scienziati hanno sviluppato un farmaco che ripristina e riavvia con successo l'orologio biologico naturale di 24 ore dei topi di laboratorio.

La capacità di farlo in un mammifero apre il potenziale per affrontare farmacologicamente una serie di difficoltà umane, inclusi alcuni disturbi psichiatrici, il jet lag e l'impatto sulla salute del lavoro a turni.

I ricercatori sono stati guidati dal professor Andrew Loudon dell'Università di Manchester e dal dottor Mick Hastings del MRC Laboratory of Molecular Biology a Cambridge.

Il team ha anche lavorato con un team multidisciplinare di scienziati di Pfizer guidato dal dottor Travis Wager.

Il professor Loudon ha detto: "Può essere davvero devastante per il nostro cervello e il nostro corpo quando succede qualcosa che interrompe il ritmo naturale dei nostri orologi biologici. Ciò può essere il risultato di una malattia o come conseguenza del jet lag o del frequente cambio di turni di lavoro tra il giorno e la notte.

"Abbiamo scoperto che possiamo controllare una delle molecole chiave coinvolte nell'impostazione della velocità con cui l'orologio ticchetta e così facendo possiamo effettivamente darle un nuovo ritmo".

La maggior parte delle creature e delle piante viventi ha un sistema di temporizzazione interno del corpo, chiamato orologio circadiano.Questo è un complesso sistema di molecole in ogni cellula che guida il ritmo di tutto, dal sonno nei mammiferi alla fioritura nelle piante.

La luce e il ciclo giorno e notte sono molto importanti per azzerare l'orologio e le regolazioni fini vengono effettuate attraverso l'azione di diversi enzimi, tra cui uno chiamato caseina chinasi 1, che è stato al centro di questo progetto.

Il professor Loudon ha continuato: "L'orologio circadiano è collegato al ciclo giorno-notte di 24 ore e la maggior parte del meccanismo dell'orologio" ticchetta "una volta al giorno. Se si immagina ogni "segno di spunta" come rappresentato dall'ascesa e dalla caduta di un'onda nell'arco di 24 ore, man mano che si sale si verifica un aumento della quantità di proteine ​​nella cellula che fanno parte del meccanismo dell'orologio, e come si scende, queste sostanze si degradano e si riducono nuovamente. Quello che fa la caseina chinasi 1 è facilitare la parte di degradazione.

"Quindi puoi immaginare che più velocemente funziona la caseina chinasi 1, più ripida è la parte discendente dell'onda e più velocemente il ticchettio dell'orologio - qualsiasi cambiamento nell'attività della caseina chinasi 1, più veloce o più lento, regolarebbe il 'ticchettio' da 24 ore a un altro periodo di tempo.

"Considera che se il tuo corpo inizia improvvisamente a lavorare su un orologio di 23 o 25 ore, molti dei tuoi processi naturali, come il sonno e la veglia, potrebbero presto diventare fuori passo con il giorno e la notte."

Il team ha trovato un farmaco che rallenta la caseina chinasi 1 e lo ha utilizzato nei topi in cui il ritmo circadiano è cessato (cioè l'orologio ha smesso di ticchettare del tutto). In topi vivi e anche in cellule e campioni di tessuto di topi, sono stati in grado di ristabilire il ticchettio dell'orologio utilizzando il farmaco per inibire l'attività della caseina chinasi 1.

Il professor Loudon ha concluso: "Abbiamo dimostrato che è possibile utilizzare farmaci per sincronizzare l'orologio biologico di un topo e quindi potrebbe anche essere possibile utilizzare farmaci simili per trattare tutta una serie di problemi di salute associati a interruzioni dei ritmi circadiani. Ciò potrebbe includere alcune malattie psichiatriche e alcuni disturbi del sonno circadiano. Potrebbe anche aiutare le persone a far fronte al jet lag e all'impatto del lavoro a turni ".

La professoressa Janet Allen, direttrice della ricerca BBSRC, ha dichiarato: “Il modo più efficace per sviluppare farmaci per trattare un problema di salute è comprendere la biologia di base che è alla base di ciò che sta accadendo nel nostro corpo. In questo caso, comprendendo la biologia di base dell'enzima che controlla gli orologi biologici, il team di ricerca è stato in grado di identificare potenziali soluzioni farmacologiche a una serie di problemi che influenzano la salute e la qualità della vita di molte persone ".

Il dottor Michel Goedert, capo della divisione di neurobiologia del Laboratorio di biologia molecolare del Medical Research Council, ha affermato: "Conosciamo tutti il ​​jet-lag e la sensazione di essere disorientati nel tempo. Ciò che probabilmente è meno compreso è come questo effetto possa avere un impatto su chi soffre di determinate malattie mentali.

“È fondamentale scoprire cosa può andare storto a livello molecolare e cellulare nel cervello se vogliamo determinare quali trattamenti funzioneranno per i pazienti. Se ulteriori studi sugli esseri umani confermassero ciò che questo studio ha dimostrato sui topi, ciò potrebbe eventualmente portare a un approccio completamente nuovo al trattamento delle malattie mentali come il disturbo bipolare ".

Il dottor Wager, ricercatore associato, Pfizer ha detto: “È incredibile cosa si può ottenere quando gruppi accademici di prim'ordine e unità di scoperta farmaceutica si uniscono. Sfruttando i reciproci talenti, ora abbiamo una comprensione più profonda del ruolo che la caseina chinasi gioca all'interno dei sistemi biologici. Avere la capacità di trascinare o rientrare un sistema aritmico apre la porta a nuove opzioni di trattamento per i disturbi del ritmo circadiano.

“Mirare all'inibizione della caseina chinasi con piccole molecole potrebbe portare alla scoperta di nuovi farmaci per il trattamento della depressione bipolare e di altri disturbi del ritmo circadiano. Il peso di questi disturbi è enorme e sono necessarie nuove opzioni di trattamento ".

Lo studio è pubblicato sulla rivista PNAS.

Fonte: Biotechnology and Biological Sciences Research Council