Miks teadlased otsivad ookeanilt uusi ravimeid
Kui meditsiiniteadlased jätkavad jõupingutusi inimeste tervise parandamiseks, pööravad mõned tähelepanu ookeanile, sest usuvad, et Maa mered võivad sisaldada uudset haiguste vastu võitlemist soodustavat keemiat.
Ookeanid katavad enam kui kaks kolmandikku Maast. Nagu öeldakse, teame Kuu pinnast rohkem kui ookeani põhjast.
Mere võime siirduda pimedast, plahvatusohtlikust raevust rahulikuks, kristallselgeks rahulikuks on hirmutanud ja petnud inimkonda sellest ajast, kui me esimest korda rannas käisime.
Arvestades Maa ookeanide tohutut ja kasutamata olemust, on mõttekas nende sügavus uute ja uuenduslike ravimeetodite otsimisel ära tunda.
Mereloomad, taimed ja mikroobid on välja töötanud ainulaadse kemikaalide portfelli, et ennast kaitsta ja suhtlemist hõlbustada. Teadlased soovivad nende uute ühendite kohta rohkem teada saada.
Miks vaadata mere poole?
On mitmeid põhjuseid, miks elu meres on välja töötanud selge valiku molekule. Näiteks peavad põrandale ankurdatud loomad, kellel pole soomuskatet, näiteks käsnad ja korallid, leidma muid võimalusi enda kaitsmiseks. Paljudel juhtudel on kemikaalid nende valitud relv.
Lisaks on mereelukatel suhteliselt primitiivne immuunsüsteem ja mõned elavad ülerahvastatud elupaikades, näiteks korallrahudes, kus enda kaitsmine on täiskohaga töö.
Samal ajal peavad ookeani organismid meelitama mõnda organismi ja tõrjuma teisi. Samuti peavad nad paljunemist koordineerima, sünkroniseerides munarakkude ja sperma keskkonda viimist. Kõik need asjad vajavad aktiivseid bioloogilisi molekule.
Ookeanis elavad loomad ja taimed istuvad ja ujuvad bakterite, seente ja muude organismide vannis, muutes need söögiks või koduks.
See ohtude mitmekesisus on sundinud evolutsiooni korraldama järjest keerukamaid keemiaalaseid lahinguid. Mõned saadud ühendid võivad olla kasulikud meie endi haiguste vastases sõjas.
"Mõelge […] mere universaalsele kannibalismile; kõik, kelle olendid röövivad üksteist, kandes igavest sõda kogu maailma algusest peale. "
Herman Melville, Moby Dick
Muistsed mered
Meditsiiniteadlaste vaimustus merest pole midagi uut. Esimesed tõendid ookeanist pärit ravimite kasutamise kohta pärinevad Hiinast aastal 2953 eKr. Keiser Fu Hsi valitsusajal maksustati tulu, mis saadi kaladest saadud ravimitest.
Mõni tuhat aastat 1950ndatesse aastatesse hüpates eraldas orgaaniline keemik Werner Bergmann Kariibi mere käsnliigist Cryptotethya crypta.
Need kemikaalid inspireerisid uue põlvkonna ravimite loomist, kusjuures teadlased tuletasid nendest nukleosiididest kaks ravimit nimega Ara-A ja Ara-C. Arstid kasutavad Ara-A-d herpeseinfektsioonide raviks ja Ara-C-d ägeda müeloidse leukeemia ja mitte-Hodgkini lümfoomi raviks.
Viimastel aastatel on narkootikumide hankimine ookeanilt taas huvi üles äratanud. Allpool toome mõned hiljutised näited.
Meritigude toksiinid
Conus magus on mürgine meritigu, mille väike suurus ja dekoratiivne kest kinnitavad tema surmavat neurotoksiinide komplekti.
Selle selgrootute keemiarelvade kaubamärk on konotoksiinid - väga varieeruv mürkide perekond, mis on küll suurem kui inimese tapmiseks võimeline, kuigi tigu kasutab neid kalade tapmiseks.
Seal on veel sadu teisi käbitaiguliike, sealhulgas geograafilisi käbisid. Inimesed nimetavad seda molluskit mõnikord sigaretitiguks, sest pärast meeldejäämist on teil enne surma piisavalt aega sigaretti suitsetada.
Zikonotiid on konotoksiini sünteetiline versioon, mis toimib valu leevendajana ja on 1000 korda tugevam kui morfiin. Inimesed võivad seda kasutada kroonilise valu raviks, mis tuleneb vähist, 3. staadiumi HIV-ist ja teatud neuroloogilistest häiretest.
Oluline on see, nagu kirjutab üks autor, et zikonotiidi pikaajaline manustamine ei too kaasa sõltuvuse ega tolerantsuse teket.
Kuid kuna zikonotiid toimib ainult siis, kui tervishoiutöötajad toimetavad selle otse seljaaju vedelikku (intratekaalselt), kasutavad nad seda ainult siis, kui muud ravimeetodid on ebaõnnestunud või ei ole elujõulised.
Vähiravi lainete alt
Hoolimata aastatepikkustest uuringutest on vähk endiselt tugev pähkel. Kuigi ravi on oluliselt paranenud, on teadlased huvitatud uute bioaktiivsete kemikaalide kasutamisest, mis võivad võitluses aidata. Mõned vähiuurijad kastavad varbad ookeani.
Viimati uuris rühm teadlasi molekule, mille nad olid ammutanud nabadest - iidse sugupuuga lõualuudeta parasiitsetest kaladest. Eelkõige olid nad huvitatud nn muutuvate lümfotsüütide retseptoritest (VLR).
VLR-id on suunatud rakuvälisele maatriksile (ECM), mis on rakkude vahel liikuv molekulivõrk. ECM täidab kehas erinevaid rolle. Näiteks pakub see kudedele struktuurilist tuge, aitab rakkudel ja kudedel omavahel liituda ning aitab rakkudevahelises suhtluses.
Kui VLR-id on suunatud ECM-ile, usuvad teadlased, et need võiksid olla ravimimullid, mis suudavad kemikaale transportida läbi tavaliselt läbitungimatu vere-aju barjääri ja otse ajju.
Nad väidavad, et kui VLR-id suudavad mööda minna vere-aju barjäärist - enamiku ravimite takistuseks -, võivad nad olla võimelised tõhusamalt ravima teatud seisundeid, sealhulgas ajuvähki ja insuldi. Nende eeltöö hiiremudelis andis julgustavaid tulemusi.
Käsnade ime
Käsnad pakuvad vähiravimite uurijatele erilist huvi. Tegelikult nimetavad selleteemalise ülevaate autorid neid isegi kui "uimastite aardemaja". Nad kirjutavad:
„Igal aastal on merekäsnadest eraldatud umbes 5300 erinevat loodustoodet ja uusi ühendeid. […] Sellistel ühenditel on antibakteriaalne, viirusevastane, seenevastane, malaaria-, kasvaja-, immunosupressiivne ja kardiovaskulaarne toime. "
Käsn Halichondria okadai vastutab ühe noodikemikaali tootmise eest, mille teadlased on paljundanud ja ümber nimetanud eribuliiniks.
2010. aastal läbi viidud uuringus, milles osalesid metastaseerunud rinnavähiga naised, pikendas ühend osalejate eluiga. Toona märkis autor prof Christopher Twelves, et loodetavasti võivad need tulemused anda eribuliini uueks tõhusaks raviks metastaatilise hilisstaadiumis rinnavähiga naistele.
Merebakterid
Teised teadlased on uurinud ühendit nimega serikinoon Serinicoccus, haruldane merebakterite perekond. Teadlased on näidanud, et see kemikaal võib laboris melanoomivähirakke selektiivselt hävitada.
Ehkki serinikinoon on inimestel kasutamiseks valmis, on 2019. aasta veebruari uuring viinud sammu lähemale. Teadlased tuvastasid molekuli sektsioonid, mis pakuvad selle vähivastast võitlust.
Ehkki vaja läheb palju rohkem keemiatehnikat ja ulatuslikke kliinilisi uuringuid, usuvad autorid, et "[tõepoolest] näitavad need uuringud, et on võimalik välja töötada melanoomispetsiifilised serinikinooni derivaadid, millel on ravimilaadsed omadused".
Üks ravim, mis on juba läbi viinud kliiniliste uuringute näpunäited ja muutnud selle tavapäraseks kasutamiseks, on trabektediin, mida tuntakse kaubamärgiga Yondelis. Tootjad saavad selle ravimi ekstraktist Ecteinascidia, mida tavaliselt nimetatakse merepritsiks, mis on kotisarnane mere selgrootud.
Teadlased tegid merepritsiekstrakti vähivastased omadused esimest korda kindlaks 1960. aastate lõpus ja pärast põhjalikke uuringuid on teadlased nüüd leidnud viisi selle sünteesimiseks ja suuremates kogustes tootmiseks.
Yondelis oli selle töö tulemus ja tal on nüüd luba pehmete kudede sarkoomi raviks Venemaal, Euroopas ja Lõuna-Koreas. Teadlased katsetavad seda ka teiste vähkkasvajate, sealhulgas eesnäärme- ja rinnavähi vastu.
Antibiootikumiresistentsus
Antibiootikumiresistentsuse oht jätab meditsiiniteadlaste meelest harva esiplaanile. Üha suurem hulk patogeene muutub tänapäevastele antibiootikumidele mitteläbilaskvaks. See vastuvõtlikkuse puudumine muudab nende ravimise palju keerukamaks ja seetõttu oluliselt ohtlikumaks.
Haiguste tõrje ja ennetamise keskuse (CDC) andmetel on antibiootikumiresistentsus "üks meie aja suurimaid rahvatervise väljakutseid".
Otsitakse uusi ühendeid, mis suudaksid täita ebaefektiivsete antibiootikumide kasvavaid lünki.
Mõned sellel missioonil osalenud inimesed on pöördunud mere poole ja üks rühm on keskendunud kalade limasele - mõnda liiki katvale kattekihile.
See lima töötab kõvasti patogeenide hävitamiseks merekeskkonnas, nii et mõned teadlased mõtlevad, kas see võib aidata võidelda ka maapealsete patogeenidega.
Fullertoni California osariigi ülikooli ja Corvallis asuva Oregoni osariigi ülikooli teadlastel õnnestus eraldada lima 47 erinevat bakteritüve. Nad kasvatasid neid baktereid ja redutseerisid need keemiliseks ekstraktiks.
Järgmisena testisid nad seda ekstrakti teiste patogeenide suhtes ja leidsid, et viis bakteritüve olid metitsilliiniresistentsete ravimite suhtes väga tõhusad Staphylococcus aureus (MRSA), samas kui kolm olid efektiivsed Candida albicans.
Nad tutvustasid oma esialgseid järeldusi American Chemical Society 2019. aasta kevade rahvuslikul koosolekul ja näitusel.
Teine uuring, mis ilmus aastal Mikrobioloogia piirid, uuritud Laminaria ochroleuca, vetikaliik, mis on juhtumisi rikkalik Actinobacteria allikas.
Aktinobakterid on eriti huvitavad meditsiiniteadlastele. Nagu uuringu autorid selgitavad, on "aktinobakteriaalsetest [looduslikest saadustest] teatatud bioaktiivsused antibakteriaalsed, seenevastased, kasvajavastased, vähivastased, põletikuvastased, viirusevastased, tsütotoksilised ja immunosupressiivsed toimed".
Mõni aktinobakteri ekstrakt oli efektiivne C. albicans ja S. aureus. Huvitav on see, et vanemautor dr Maria de Fátima Carvalho sõnul pidurdasid seitse ekstrakti rinna- ja eriti närvirakkude vähkkasvajate kasvu, mõjutamata vähirakke.
Seenevastane resistentsus
Antibiootikumiresistentsuse küsimuse kõrval on seenevastase resistentsuse paralleelprobleem: seeni tapvad ravimid kaotavad ka hambaid. Mõned loodavad, et merekäsnad võivad aidata.
Näiteks näitasid uuringud, et Jaspis käsna liigid olid efektiivsed C. albicans hiire mudelis.
Samamoodi leiti uuringust, et eurosüstolid A ja B, kaks perekonna käsnast pärinevat kemikaali Euryspongia, “Avaldas seenevastast toimet amfoteritsiin B-resistentsete ja metsiktüüpi [C. albicans]. ” Samuti tapsid nad laboris inimese käärsoolevähi rakud.
Teadlased avastavad ookeanides igal aastal umbes 1000 uut ühendit. Nagu üks autor selgitab, iseloomustab neid "sageli struktuuriline uudsus, keerukus ja mitmekesisus".
Siiski on haiguste ravis rolli mängivaid merest saadud ühendeid endiselt väga vähe. Miks me ei kasuta rohkem neid uudseid kemikaale?
Keemia ja kliiniku vahe
Esiteks, nagu iga eksperimentaalse ravimi puhul, on laboris kasvatatava tassi ja patsiendi vahel suur hüpe. Elusolendis ei reageeri ravimid alati nii, nagu teadlased ootavad.
Teiseks on paljudel ravimitel toksilised kõrvaltoimed, mis muudavad need kasutuskõlbmatuks. Kumbki neist probleemidest pole ummiktee, kuna farmakoloogid ja keemikud saavad molekule näpistada või sarnaseid kemikaale kujundada, kuid see kõik on aeganõudev.
Teine märkimisväärne probleem on piisava koguse merest saadud kemikaalide tekitamine. Paljud liigid ei suuda vangistuses üle elada või vajavad väga spetsiifilisi raskesti hooldatavaid keskkondi. See tähendab jällegi, et teadlased peavad leidma võimalused huvipakkuvate molekulide kordamiseks, mis on pikk ja keeruline tee.
Nendel teemadel rääkides kirjutavad ülevaate autorid, et "orgaanilise sünteesi ja meditsiinilise keemia jõud peab kandma." Need on tehnilised, kallid rõngad, millest läbi hüpata.
Kokkuvõtteks võib öelda, et kuigi näib, et planeedi meredes on palju lubadusi, on paljud potentsiaalsed võimalused pikad ja käänulised ning kiireid võite ei tule.
Kui inimesed koguvad üha suuremat survet mereökosüsteemidele, on mure meie ookeanide tervise pärast tõusmas. Võib juhtuda, et potentsiaalsed tulevikuravimid kaovad enne, kui teadlastel on võimalus neid korjata.
