研究表明癫痫药物在大脑中阻止电信号的方式
2016/12/1 创新医学网

     多达四分之一的罹患癫痫的成年人对任何可用的药物都不会产生反应。

     这使得寻找有效的新型抗癫痫药物至关重要，Carnegie Mellon大学的化学副教授Maria Kurnikova在这项任务中发挥了关键作用。Kurnikova在Neuron杂志上发表的论文解释了癫痫发作期间，一类药物如何阻止大脑中失控电信号的传播。

     哥伦比亚大学的Alexander Sobolevsky领导的一个研究小组利用结晶学和其他技术来可视化药物对大脑中AMPA受体的阻断方式。Kurnikova专门利用计算机模拟研究分子在大脑中的相互作用，这种模拟有助于识别药物的结合位点，支持药物在AMPA受体中像楔子一样促进信号通过。

    

     Credit: Laboratory of Alexander Sobolevsky, PhD/Columbia University Medical Center

     因为AMPA受体对于大脑发挥正常功能是必需的，所以任何阻断受体的药物都会引起或多或少的副作用，例如困倦，恶心和头痛。

     “理论上你想通过药物达到的效果是形成这样一种情况：对大脑的刺激不那么轻易完成，所以你可能会想到制造出困倦的感觉，”Kurnikova说，“如果是嗜睡或癫痫的话，你很可能会采取嗜睡的方式。”

     Kurnikova和Sobolevsky的团队未来所做的工作可能能够改善抗癫痫药物以减少副作用。Sobolevsky指出，这类药物，包括一种称为perampanel的市售药物，已经比其他类型的药物更安全。新的研究表明，通过改变药物的设计，我们可以使它们更安全。

     Sobolevsky的团队使用晶体学和电生理测量等技术，可视化了药物和受体蛋白的形状，并显示药物如何影响受体的功能。Kurnikova通过使用模拟药物分子与受体精准结合的计算机程序支持了这一说法。

     为了精准模拟药物分子与受体的结合，计算机程序必须检测药物和受体之间的数百万种不同配置，这需要巨大的计算能力。在Mellon研究所的实验室中，Kurnikova使用比她在几年前所使用的功能更强大的计算机进行研究。

     现今她可以模拟分子和蛋白质间作用的一个原因是游戏行业取得的进步。通过在计算机中开发强大的显卡以在创建逼真的动画，计算机制造商让她能够以2000美元的价格购买一台电脑，并完成相当于20台电脑工作的任务量。

     她还使用一台专门为分子模拟设计的名为ANTON的特制高速计算机，此电脑由D.E. Shaw公司创造，放置于匹兹堡超级计算中心。由于它被全国研究人员所需，所以必须通过申请美国国家科学院来预约使用。

     Kurnikova今年争取了足够的时间来模拟30微秒内AMPA受体的反应。ANTON计算机模拟比其内部的模拟快了100倍。

    

     Kurnikova在俄罗斯的一个采矿城市Norilsk长大，靠近北冰洋，冬季的平均高温不到5℃。其父母都是工程师，后来搬到莫斯科，获得了莫斯科物理和技术学院硕士学位，之后获得了匹兹堡大学的理论化学博士学位，并在2003年加入Carnegie Mellon大学之前在以色列和Marquette大学做研究和教学工作，于2009年晋升为副教授。她的女儿毕业于Carnegie Mellon大学，目前是California大学神经科学研究生。

     如果Sobolevsky和Kurnikova可以为他们的癫痫研究获得额外的资金，他们希望设计出副作用更少的阻止癫痫发作的新药。“虽然已经有一些药物在通过这种方式开发，”她说，“这种合理化药物的设计是困难的。制药企业通常会尝试他们能想到一切方法，并且观察后续产生的作用。”

     Sobolevsky说，“如果我们的假设是正确的，我们将提出新的药物，这些药物的效果也应该会更好。”

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