Neue psychoaktive Substanzen und ihre Bedeutung
Neue psychoaktive Substanzen (NPS) wurden ursprünglich als mögliche Schmerzmittel entwickelt, aber aufgrund von unerwünschten Nebenwirkungen verworfen. Eine neue Studie der University of Illinois Urbana-Champaign hat gezeigt, dass diese Substanzen dennoch pharmazeutischen Wert haben könnten, wenn Forscher die Ursachen dieser Nebenwirkungen besser verstehen können.
Was sind neue psychoaktive Substanzen?
Neue psychoaktive Substanzen sind synthetische Verbindungen. Eine Klasse von ihnen ahmt die Wirkungen klassischer Cannabinoide nach, die in der Cannabis-Pflanze vorkommen. Im Gegensatz zu klassischen Cannabinoiden aktivieren die NPS jedoch unterschiedliche Signalwege im menschlichen Gehirn. Dies kann zu schwerwiegenderen psychologischen Effekten führen.
Die Ergebnisse der Studie
Die Studie hat herausgefunden, dass NPS oft einen Signalweg aktivieren, der als „Beta-Arrestin-Weg“ bekannt ist, anstelle des „G-Protein-Weges“, der typischerweise von klassischen Cannabinoiden genutzt wird. Dieses Umstellen der Signalwege kann die Nebenwirkungen verstärken.
Die Ergebnisse wurden im Fachjournal eLife veröffentlicht.
Die größte Klasse der NPS wird oft als Straßen-Drogen Fubinaca, Chimica und Pinaca verkauft. Neben den unerwünschten Nebenwirkungen variieren die Formeln zur Herstellung von NPS, was ihre Erkennung in standardmäßigen Drogentests erschwert.
Diwakar Shukla, Professor für chemische und biomolekulare Technik, University of Illinois Urbana-Champaign
Wie funktioniert die Forschung?
Im Labor verwendete der Doktorand Soumajit Dutta eine neue Simulationsmethode namens Transition-Based Reweighting Method (TRAM), um die Thermodynamik und Kinetik langsamer molekularer Prozesse zu schätzen. Diese Methode ermöglichte es dem Team, die seltenen, langsamen molekularen Prozesse zu beobachten, die beim Lösen von NPS von Cannabinoid-Rezeptoren auftreten.
Zusätzlich nutzten die Forscher die Plattform Folding@Home, die es Millionen von Freiwilligen weltweit ermöglicht, Rechenleistung zur Verfügung zu stellen. Diese Herangehensweise erlaubte es dem Team, viele Simulationen parallel durchzuführen und die Ergebnisse zusammenzuführen.
Was bedeutet das für die Zukunft?
Diese Methoden ermöglichten den Forschern, neue physikalische Einblicke in die Wechselwirkungen von NPS mit Rezeptoren zu gewinnen. Diese Erkenntnisse waren zuvor aufgrund von rechnerischen Einschränkungen schwer zugänglich. Die Forschung weist auf den Weg zu sichereren, cannabinoid-basierten Arzneimitteln, die schädliche Nebenwirkungen vermeiden könnten.
Durch das Aufdecken der NPS-Signale, die mit schwerwiegenderen Effekten verbunden sind, können Forscher nun neue Moleküle entwerfen, die diese Signalwege für medizinische Anwendungen vermeiden. Shukla erklärte, dass ihre Erkenntnisse mehr Forscher anleiten könnten, Verbindungen zu entwickeln, die weniger fest binden oder sich leichter lösen, was potenziell die schädlichen Auswirkungen der Medikamente verringert.
Die National Institutes of Health und die National Science Foundation unterstützten diese Forschung. Shukla ist auch mit der Chemie, Bioengineering, dem National Center for Supercomputing Applications, dem Center for Digital Agriculture und dem Carl R. Woese Institute for Genomic Biology verbunden.
Quellen:
Dutta, S. & Shukla, D. (2025). Characterization of binding kinetics and intracellular signaling of new psychoactive substances targeting cannabinoid receptor using transition-based reweighting method. eLife. DOI: 10.7554/eLife.98798.3. https://elifesciences.org/articles/98798