Зашто научници траже океан за нове лекове
Док медицински истраживачи настављају напоре на побољшању људског здравља, неки окрећу пажњу океану, јер верују да би Земљина мора могла садржати нову хемију која се бори против болести.
Океани покривају више од две трећине Земље. Како се каже, о месечевој површини знамо више него о дну океана.
Способност мора да пређе из мрачног, експлозивног беса у спокојну, кристално чисту смиреност престрашила је и збунила човечанство откако смо први пут посетили плажу.
С обзиром на огромну, неискоришћену природу земаљских океана, има смисла оборити њихове дубине у потрази за новим и иновативним третманима.
Морске животиње, биљке и микроби развили су јединствени портфолио хемикалија да би се одбранили и помогли комуникацији. Научници желе да сазнају више о овим новим једињењима.
Зашто гледати на море?
Бројни су разлози зашто је живот у мору развио посебан избор молекула. На пример, животиње које су усидрене за под и немају оклоп, попут сунђера и корала, морају да пронађу друге начине да се одбране. У многим случајевима су хемикалије њихово оружје по избору.
Поред тога, морска бића имају тенденцију да имају релативно примитиван имуни систем, а нека живе у пренасељеним стаништима, попут коралних гребена, где је одбрана посао са пуним радним временом.
Истовремено, организми у океану требају да привуку неке организме, а друге да одбију. Такође морају координирати репродукцију синхронизацијом ослобађања јајашаца и сперме у животну средину. Све ове ствари захтевају активне биолошке молекуле.
Животиње и биљке које живе у океану седе и купају се у купки бактерија, гљивица и других организама са намером да их претворе у оброк или дом.
Ова разноликост претњи приморала је еволуцију да води све сложеније хемијске битке. Нека настала једињења могу бити корисна за наш властити рат против болести.
„Узмите у обзир [...] универзални канибализам мора; сва чија створења плијене једно друго, водећи вјечни рат од када је свијет започео “.
Херман Мелвилле, Моби Дицк
Древна мора
Фасцинација медицинских истраживача морем није ништа ново. Први докази да је човек користио лекове из океана потичу из Кине 2953 пне. Током владавине цара Фу Хсија постојао је порез на добит која је долазила од лекова добијених од рибе.
Скочивши напред неколико хиљада година до педесетих година прошлог века, органски хемичар зван Вернер Бергманн изоловао је одређени број нуклеозида из карипске врсте сунђера тзв. Цриптотетхиа црипта.
Ове хемикалије инспирисале су стварање нове генерације лекова, а научници су из ових нуклеозида извели два лека звана Ара-А и Ара-Ц. Лекари користе Ара-А за лечење херпеских инфекција и Ара-Ц за лечење акутне мијелоичне леукемије и не-Ходгкиновог лимфома.
Током последњих година, потрага за лековима из океана поновила је интересовање. У наставку наводимо неколико недавних примера.
Токсини морских пужева
Цонус магус је отровни морски пуж чија омања величина и украсна шкољка верују у његову смртоносну гомилу неуротоксина.
Марка хемијског оружја овог бескичмењака је конотоксини - изузетно променљива породица отрова која је, иако их пуж користи за убијање рибе, више него способна да убије човека.
Постоје стотине других врста пужева у облику конуса, укључујући и конус из географије. Људи овог мекушца понекад називају пужем од цигарета, јер након енвеномације имате довољно времена само да попушите цигарету пре него што умрете.
Зицонотиде је синтетичка верзија конотоксина која делује као средство за ублажавање болова и 1000 пута је снажнија од морфијума. Људи га могу узимати за лечење хроничног бола који је последица стања као што су рак, ХИВ стадијум 3 и одређени неуролошки поремећаји.
Важно је, како један аутор пише, „продужена примена зиконотида не доводи до развоја зависности или толеранције“.
Међутим, јер зиконотид делује само ако га здравствени радници убаце директно у кичмену течност (интратекално), користе га само када друге терапије не успеју или нису одрживе.
Третмани рака испод таласа
Упркос годинама истраживања, рак се и даље показује као тврд орах. Иако се третман знатно побољшао, научници желе да дођу до нових биоактивних хемикалија које би могле помоћи у борби. Неки истраживачи рака потапају прсте у океан.
Недавно је група истраживача истраживала молекуле које су извадили из лампура - паразитских риба без чељусти са древним родословом. Конкретно, били су заинтересовани за такозване варијабилне рецепторе лимфоцита (ВЛР).
ВЛР циљају ванћелијски матрикс (ЕЦМ), који је мрежа молекула која пролази између ћелија. ЕЦМ има различите улоге у телу. На пример, пружа структурну подршку ткивима, помаже ћелијама и ткивима да се везују и помаже у комуникацији између ћелија.
Како ВЛР-ови циљају ЕЦМ, истраживачи верују да би могли послужити као мазге за дроге које могу транспортовати хемикалије кроз нормално непробојну крвно-мождану баријеру и право у мозак.
Они теоретишу да ако ВЛР могу да заобиђу крвно-мождану баријеру - препреку већини лекова - можда ће бити у могућности да ефикасније лече одређена стања, укључујући рак мозга и мождани удар. Њихов прелиминарни рад на моделу миша дао је охрабрујуће резултате.
Чудо сунђера
Спужве су од посебног интереса за истраживаче лекова против рака. У ствари, аутори прегледа на ту тему чак их називају и „кућом са дрогом“. Пишу:
„Сваке године је из морских сунђера изоловано око 5.300 различитих природних производа и нових једињења. [...] Таква једињења су показала антибактеријску, антивирусну, антифунгалну, антималаријску, антитуморску, имуносупресивну и кардиоваскуларну активност. “
Сунђер Халицхондриа окадаи одговоран је за производњу једне хемијске ноте, коју су истраживачи реплицирали и преименовали у ерибулин.
У студији из 2010. године у којој су учествовале жене са раком дојке које су метастазирале, то једињење је продужило животни век учесника. У то време, аутор проф. Цхристопхер Твелвес приметио је да, надамо се, „ови резултати могу успоставити ерибулин као нови, ефикасан третман за жене са метастатским раком дојке у касној фази.“
Морске бактерије
Други научници су испитивали једињење названо сериникинон из Сериницоццус, ретки род морских бактерија. Научници су показали да ова хемикалија у лабораторији може селективно да уништава ћелије рака меланома.
Иако је сериникинон далеко од тога да буде спреман за употребу код људи, студија из фебруара 2019. води нас корак ближе. Научници су идентификовали делове молекула који пружају његове моћи у борби против рака.
Иако ће бити потребно много више хемијског инжењерства и опсежних клиничких испитивања, аутори верују да „[о] вералл, ове студије сугеришу да је изводљиво дизајнирати деривате сериникинона специфичне за меланом са својствима сличним лековима“.
Један од лекова који је већ започео клиничка испитивања и увео га у уобичајену употребу је трабектедин, познат под брендом Ионделис. Произвођачи овај лек добијају из екстракта Ецтеинасцидиа, обично зван морска шприца, која је морски бескичмењак сличан врећици.
Истраживачи су први пут идентификовали антиканцерогена својства екстракта морских шприца крајем 1960-их и, након опсежне истраге, истраживачи су сада пронашли начин да га синтетишу и произведу у већим количинама.
Ионделис је производ овог рада и сада има одобрење за лечење саркома меких ткива у Русији, Европи и Јужној Кореји. Научници га такође тестирају за употребу против других карцинома, укључујући рак простате и дојке.
Отпорност на антибиотике
Претња резистенцијом на антибиотике ретко оставља први план ума медицинских истраживача. Све већи број патогена постаје непропустан за савремене антибиотике. Овај недостатак подложности чини их изазовнијим за лечење, а самим тим и знатно опаснијим.
Према Центрима за контролу и превенцију болести (ЦДЦ), резистенција на антибиотике је „један од највећих изазова јавног здравља нашег доба“.
У току је потрага за новим једињењима која могу попунити растуће празнине које су остали неефикасни антибиотици.
Неки људи у овој мисији окренули су се мору, а једна група се фокусирала на рибљу слуз - глоопи премаз који покрива неке врсте.
Ова слуз напорно ради на уништавању патогена у морском окружењу, па се неки научници питају да ли би могао да помогне и у борби против копнених патогена.
Истраживачи са Државног универзитета Калифорније у Фуллертону и Универзитета Орегон у Цорваллису успели су да изолују 47 различитих сојева бактерија из слузи. Узгајали су ове бактерије и свели их на хемијски екстракт.
Затим су тестирали овај екстракт на друге патогене и открили да је пет сојева бактерија било високо ефикасно против резистенције на метицилин Стапхилоцоццус ауреус (МРСА), док су три била ефикасна против Цандида албицанс.
Они су своја прелиминарна сазнања представили на Националном састанку и изложби америчког хемијског друштва Спринг 2019.
Још једна студија, која је представљена у Границе у микробиологији, испитао Ламинариа оцхролеуца, врста морских алги која је случајно богат извор Ацтинобацтериа.
Актинобактерије су посебно занимљиве медицинским истраживачима. Као што аутори студије објашњавају, „биоактивност пријављена из актинобактеријских [природних производа] укључује антибактеријске, антифунгалне, антитуморске, антиканцерогене, антиинфламаторне, антивирусне, цитотоксичне и имуносупресивне активности“.
Неки од екстраката актинобактерија били су ефикасни против Ц. албицанс и С. ауреус. Занимљиво је да је, према старијој ауторици др Марији де Фатими Карваљо, „седам екстраката инхибирало раст карцинома дојке и нарочито нервних ћелија, док није имало ефекта на ћелије без карцинома“.
Отпор против гљивица
Уз питање резистенције на антибиотике паралелни је проблем и антимикотичке резистенције: лекови који убијају гљивице такође губе зубе. Неки се надају да би морске спужве могле бити од помоћи.
На пример, истраживање је показало да хемијски екстракти из Јаспис врсте сунђера биле су ефикасне против Ц. албицанс у моделу миша.
Слично томе, студија је открила да еуристероли А и Б, две хемикалије из сунђера рода Еуриспонгиа, „Показао антифунгално деловање против амфотерицин Б резистентних и сојева дивљег типа [Ц. албицанс]. “ Такође су у лабораторији убили ћелије карцинома дебелог црева.
Научници сваке године открију око 1.000 нових једињења у океанима. Као што један аутор објашњава, њих „често карактеришу структурна новина, сложеност и разноликост“.
Међутим, још увек има врло мало једињења добијених из мора која играју улогу у лечењу болести. Зашто не користимо више ових нових хемикалија?
Јаз између хемикалије и клинике
Прво, као и код било ког експерименталног лека, постоји велики скок између посуде за узгој у лабораторији и пацијента. У живом бићу лекови не реагују увек онако како научници очекују.
Друго, многи лекови имају токсичне нежељене ефекте који их чине неупотребљивим. Ниједан од ових проблема није ћорсокак јер фармаколози и хемичари могу дорадити молекуле или дизајнирати сличне хемикалије, али ово све одузима пуно времена.
Још једно значајно питање је стварање довољних количина хемикалија добијених из мора. Многе врсте или не могу преживети заточеништво или захтевају високо специфична, тешка за одржавање окружења. То опет значи да научници треба да пронађу начине за копирање молекула који их занимају, што је дуг и сложен пут.
Говорећи о овим питањима, аутори прегледа пишу да ће „снага органске синтезе и медицинске хемије морати да се роди“. То су технички скупи обручи за прескакање.
У закључку, иако се чини да у планетарним морима постоји много обећања, многи потенцијални путеви су дуги и кривудави и неће бити брзих победа.
Како људи све више притискају на морске екосистеме, забринутост око здравља наших океана достиже температуру. Могло би бити да потенцијални лекови будућности нестају пре него што научници буду имали прилику да их сакупе.
