В то время как исследователи продолжают свои попытки в улучшении человеческого здоровья, некоторые из ученых обратили свое внимание на океан, считая, что именно в морях Земли может быть скрыты новые химические вещества для борьбы с заболеваниями.
Океаны покрывают более двух третей поверхности Земли. Согласно пословице, мы знаем больше о поверхности Луны, чем о дне океана.
Способность моря переходить от темной, взрывной ярости к безмятежному, кристально чистому спокойствию приводила в ужас и обольщала человечество с момента его первого визита на пляж.
Учитывая обширную, нетронутую природу океанов Земли, имеет смысл погрузиться в их глубины в поисках новых и инновационных методов лечения.
Морские животные, растения и микробы создали уникальные химические вещества, чтобы защитить себя и помочь в общении. Ученые стремятся узнать больше об этих новых соединениях.
Содержание
Зачем смотреть на море?
Существует ряд причин, по которым жизнь в море разработала особый отбор молекул. Например, животные, которые привязаны ко дну и не имеют защитного покрытия, такие как губки и кораллы, должны найти другие способы защитить себя. Во многих случаях химические вещества являются их оружием.
Кроме того, морские существа, как правило, имеют относительно примитивную иммунную систему, а некоторые живут в перенаселенных местах обитания, таких как коралловые рифы, где самозащита – это их круглосуточная задача.
В то же время морские животные должны приманивать одни организмы и отпугивать другие. Им также необходимо координировать размножение путем синхронизации высвобождения яйцеклеток и сперматозоидов в окружающую среду. Все это требует выделения активных биологических молекул.
Животные и растения, обитающие в океане, живут и плавают в ванне с бактериями, грибами и другими организмами, которые стремятся превратить их в пищу или дом.
Это разнообразие угроз заставило эволюцию вести все более сложные химические сражения. Некоторые из созданных в этой войне соединений могут быть полезны для нашей собственной борьбы против болезней.
«Обратите внимание на универсальный каннибализм в море, все существа которого охотятся друг на друга, ведя вечную войну с начала мира», — Герман Мелвилл, Моби Дик.
Древние моря
Увлечение медицинских исследователей морем не является чем-то новым. Первое свидетельство использования людьми лекарств из океана поступило из Китая в 2953 году до н. э. Во время правления императора Фу Си существовал налог на прибыль, полученную от использования медицинских методах, основанных на использовании морских даров.
Совершив прыжок на несколько тысяч лет вперед, можно попасть в 1950-е годы, когда химик-органик Вернер Бергманн выделил ряд нуклеозидов из карибской разновидности губки под названием Cryptotethya crypta.
Эти химические вещества вдохновили исследователей на создание лекарств нового поколения, в результате чего ученые получили из этих нуклеозидов два препарата, называемых Ara-A и Ara-C. Врачи используют Ara-A для лечения герпетической инфекции, а Ara-C – для лечения острого миелоидного лейкоза и неходжкинской лимфомы.
В последние годы наблюдается возобновление интереса к океану, как источнику лекарственных средств. Ниже приводится несколько недавних примеров.
Токсины морской улитки
Conus textile – лишь один из многих видов ядовитых улиток из семейства КонусовConus magus — ядовитая морская улитка, чьи крошечные размеры и декоративная раковина противоречат ее смертельному набору нейротоксинов.
Вид химического оружия этого беспозвоночного – конотоксины. Это очень разнообразное семейство ядов, которые более чем способны убить человека, хотя улитка и использует их для уничтожения рыбы.
Conus textile – лишь один из многих видов ядовитых улиток из семейства Конусов
В семействе Конусов существуют сотни других видов улиток. Люди иногда называют этого моллюска сигаретной улиткой, потому что после попадания токсина в организм у вас есть достаточно времени, лишь чтобы выкурить сигарету, прежде чем умереть.
Зиконотид – это синтетическая версия конотоксина, которая действует как обезболивающее средство, являясь в 1000 раз эффективнее морфина. Люди могут принимать его для лечения хронической боли, возникающей в результате таких заболеваний, как рак, 3 стадия ВИЛ-инфекции и некоторые неврологические расстройства.
Важно отметить, что, как пишет один из ученых, «длительное применение зиконотида не приводит к развитию зависимости или толерантности».
Тем не менее, так как зиконотид действует только в том случае, если врачи вводят его непосредственно в спинномозговую жидкость (интратекально), он используется лишь тогда, когда другие методы лечения не помогли или оказались неэффективными.
Лечение рака из-под волн
Несмотря на годы исследований, рак все еще остается крепким орешком. Хотя его лечение значительно улучшилось, ученые стремятся получить новые биологически активные химические вещества, которые могут помочь в борьбе с онкологическими заболеваниями. Некоторые исследователи рака сфокусировали свое внимание на океане.
Совсем недавно группа исследователей изучила молекулы, которые они извлекли из миног — беспозвоночная, паразитическая рыба с древней родословной. В частности, их интересовали так называемые вариабельные рецепторы лимфоцитов (ВРЛ).
ВРЛ нацелены на внеклеточный матрикс (ВКМ), который представляет собой сеть молекул, путешествующих между клетками. ВКМ выполняет различные роли в организме. Например, он обеспечивает структурную поддержку тканей, помогает клеткам и тканям держаться вместе и способствует межклеточной коммуникации.
Поскольку ВРЛ нацелены на ВКМ, исследователи полагают, что они могли бы служить препаратами-переносчиками, которые были бы способны транспортировать химические вещества через обычно непроницаемый гематоэнцефалический барьер прямо в мозг.
Ученые предполагают, что если ВРЛ могут преодолеть гематоэнцефалический барьер — препятствие для большинства лекарств – им удастся более эффективно лечить определенные заболевания, включая рак мозга и инсульт. Их предварительная работа на мышах получила обнадеживающие результаты.
Чудо из морских губок
Губки представляют особый интерес для исследователей препаратов от рака. На самом деле, некоторые ученые даже называют их «сокровищницей лекарственных средств». Они пишут:
«Каждый год из морских губок выделяют около 5300 различных натуральных продуктов и новых химических веществ. Такие соединения обладают антибактериальным, противовирусным, противогрибковым, противомалярийным, противоопухолевым, иммунодепрессивным действием и сердечно-сосудистой активностью».
Губка Halichondria okadai производит одно химическое вещество, которое исследователи воспроизвели и переименовали в эрибулин.
В исследовании, проведенном в 2010 году с участием женщин с метастазирующим раком молочной железы, препарат продлил продолжительность жизни участников. В то время автор исследования, профессор Кристофер Твельвес отметил, что, возможно, эти результаты могут сделать эрибулин новым эффективным средством лечения женщин с метастатическим раком молочной железы поздней стадии.
Морские бактерии
Другие ученые изучили соединение под названием серинихинон, полученное от Serinicoccus – редкого рода морских бактерий. Исследователи показали, что это химическое вещество может избирательно уничтожать раковые клетки меланомы в лабораторных условиях.
Хотя серинихинон еще далек от готовности к применению у людей, исследование, проведенное в феврале 2019 года, приблизило это к реальности еще на один шаг. Ученые определили участки молекулы, которые обеспечивают ее противораковые свойства.
Хотя потребуется еще большие усилия химической инженерии и обширные клинические испытания, ученые полагают, что все эти исследования дают надежду на разработку специфических для меланомы производных серинихинона с лекарственным свойствами.
Одним из препаратов, который уже прошел испытание клиническими исследованиями и стал широко распространенным, является трабектедин, известный под торговой маркой ЙОНДЕЛИС. Производители выделяют этот препарат из карибского оболочника Ecteinascidia turbinat, который является мешковидным морским беспозвоночным.
Исследователи впервые выявили противораковые свойства экстракта Ecteinascidia turbinat в конце 1960-х годов, а после обширных исследований ученые нашли способ синтезировать его и производить в больших количествах.
ЙОНДЕЛИС был продуктом этой работы, и теперь у него есть разрешение на лечение саркомы мягких тканей в России, Европе и Южной Корее. Ученые также испытывают его для использования против других онкологических заболеваний, включая рак простаты и рак молочной железы.
Устойчивость к антибиотикам
Угроза устойчивости к антибиотикам занимает одно из главных мест во внимании медицинских исследователей. Все больше патогенных микроорганизмов становятся невосприимчивыми к современным антибиотикам. Эта резистентность делает их гораздо более сложными для лечения и, следовательно, значительно более опасными.
По данным Центров по контролю и профилактике заболеваний (США), устойчивость к антибиотикам является одной из самых серьезных проблем общественного здравоохранения нашего времени.
Ведется поиск новых соединений, которые могут заполнить увеличивающиеся пробелы, образовавшиеся вследствие неэффективности антибиотиков.
Некоторые ученые с этой миссией обратили свое снимание на море, а одна группа исследователей сосредоточилась на слизи рыб, которая покрывает некоторые их виды.
Эта слизь усердно уничтожает патогенные микроорганизмы в морской среде, поэтому ученые задаются вопросом, не может ли она также помочь в борьбе с наземными патогенами.
Исследователям из Университета штата Калифорния в Фуллертоне и Университета штата Орегон в Корваллисе удалось выделить 47 различных штаммов бактерий из слизи. Они выращивали эти бактерии и превращали их в химические экстракты.
Затем они протестировали действие этих экстрактов против других патогенных микроорганизмов и обнаружили, что пять бактериальных штаммов, полученных из слизи рыб, были очень эффективны против метициллин-резистентного золотистого стафилококка (MRSA), а три — против Candida albicans. Эти результаты были представлены весной 2019 года на конференции Американского химического общества.
Другое исследование, результаты которого были представлены в апреле 2019 в медицинском журнале «Frontiers in Microbiology», изучало Laminaria ochroleuca – вид морских водорослей, являющийся богатым источником актинобактерий.
Актинобактерии особенно интересны для медицинских исследователей. Как объясняют авторы исследования, биологическая активность веществ, полученных из актинобактерий, включает антибактериальное, противогрибковое, противоопухолевое, противораковое, противовоспалительное, противовирусное, цитотоксическое и иммунодепрессивное действия.
Некоторые экстракты из актинобактерий были эффективны против C. albicans и S. aureus. Интересно, что, по словам ученых, семь экстрактов ингибировали рост злокачественных опухолей молочной железы и нервной системы, но не влияли на здоровые клетки.
Противогрибковая резистентность
Наряду с проблемой устойчивости к антибиотикам существует параллельная проблема резистентности к противогрибкым средствам – лекарства, которые убивают грибки, также теряют свою эффективность. Некоторые ученые надеются, что морские губки могли бы помочь с этой проблемой.
Например, одно из исследований, проведенное на мышах, показало, что химические экстракты из губок вида Jaspis были эффективны против C. albicans.
Аналогичным образом, иное исследование показало, что эвристеролы А и В, два химических вещества из губки рода Euryspongia, проявляли противогрибковую активность в отношении устойчивых к амфотерицину В и обычных штаммов C. albicans. Они также уничтожали клетки карциномы толстой кишки человека в лабораторных условиях.
Каждый год в океанах ученые обнаруживают около 1000 новых соединений. Как объясняет один из исследователей, они часто характеризуются структурной новизной, сложностью и разнообразием.
Однако все еще очень мало соединений морского происхождения играют реальную роль в лечении заболеваний. Почему мы не используем больше этих новых химических веществ?
Разрыв между открытием и клиническим использованием
Во-первых, как и в случае любого экспериментального препарата, существует большой разрыв между чашкой Петри в лаборатории и пациентом. В живом существе химические вещества не всегда работают так, как ожидают ученые.
Во-вторых, многие соединения имеют токсические побочные эффекты, которые делают их непригодными для использования. Тем не менее, ни одна из этих проблем не является непреодолимой, так как фармакологи и химики могут изменять молекулы или разрабатывать подобные химические вещества, но это занимает много времени.
Еще одна значительная проблема — производство достаточного количества химических веществ морского происхождения. Многие из видов морских организмов либо не могут выжить в неволе, либо требуют очень специфических, трудных для поддержания условий внешней среды. Опять же, это значит, что ученым необходимо найти способы воспроизведения молекул, представляющих интерес, что является длинным и сложным путем.
В заключение можно сказать, что несмотря на то, что в морях планеты скрываются многообещающие открытия, путь к многим из них будет длинным и извилистым, а быстрых побед не будет.
По мере того, как люди оказывают все возрастающее влияние на морские экосистемы, проблемы с благополучием наших океанов достигают критического уровня. Вполне возможно, что потенциальные лекарства будущего исчезнут, прежде чем у ученых появится шанс их обнаружить.
Оригинал на английском: https://www.medicalnewstoday.com/articles/325384.php
Перевел: Невеличук Тарас Анатольевич
Дорогие друзья. Данный материал не является медицинским советом, за диагнозом и способом лечения, обратитесь к специалисту для консультации.
