Coraz trudniej dziś o nowe, niezbadane jeszcze przez naukowców gatunki lądowych istot żywych. Ale są jeszcze dna mórz i oceanów – najsłabiej poznane przez człowieka miejsca na naszej planecie. I właśnie tam badacze szukają teraz nowych leczniczych związków chemicznych.
Oceany pokrywają ponad 70 proc. powierzchni naszej planety, ale na razie udało nam się zbadać jedynie 5 proc. dna morskiego. Ogromna różnorodność biologiczna podwodnych ekosystemów sprawia, że są one dziś jednymi z najintensywniej badanych miejsc na Ziemi.
Przeszczep z koralowca
Pierwszym celem naukowców poszukujących nowych lekarstw są rafy koralowe. Badacze z kalifornijskiego Instytutu Oceanografii Scrippsa uważają, że to prawdziwe skarbnice nieznanych nauce związków chemicznych. Żyjące tam osiadłe zwierzęta zaliczane do bezkręgowców wytworzyły mechanizmy obronne, dzięki którym – nie mając kolców, pancerzy czy muszli – mogą chronić się przed drapieżnikami.
Przykładem takich stworzeń są żachwy. Żyją najczęściej w płytkich przybrzeżnych wodach. Ich ciała przypominają kształtem sakiewki, a pożywienie uzyskują, filtrując wodę. Gatunek żachwy zwany Ecteinascidia turbinata żyje w symbiozie z bakteriami Candidatus Endoecteinascidia frumentensis. Te mikroby wytwarzają substancję zwaną trabektedyną, która przykleja się do DNA komórek rakowych i uszkadza je. W ten sposób zatrzymuje rozwój nowotworu. Trabektedyna była znana już pod koniec lat 60. XX wieku, ale dopiero w 1996 r. zespołowi profesora Eliasa Coreya, noblisty w dziedzinie chemii, udało się uzyskać jej syntetyczną wersję. Dziś stosowana jest w walce z różnymi rodzajami nowotworów.
Należą do nich m.in. mięsak tkanek miękkich oraz rak jajników. Trwają też badania nad zastosowaniem trabektedyny w leczeniu raka piersi oraz prostaty.
Ciekawe z naukowego punktu widzenia substancje produkują także gąbki. To prymitywne wodne zwierzęta, które bronią się przed drapieżnikami za pomocą silnych toksyn. Jedną z nich jest kortystatyna A, uzyskana z australijskiej gąbki Corticium simplex. Naukowcy z Harvardu, kierowani przez prof. Mathew Shaira wyprodukowali syntetyczną wersję tego związku. Okazało się, że bardzo skutecznie spowalnia wzrost komórek nowotworowych w chorobach takich jak białaczka. Również spongotymidyna i spongourydyna, znalezione w organizmie karaibskiej gąbki Tectitethya crypta, potrafią skutecznie hamować wzrost komórek rakowych. Lek o nazwie erybulina, wykorzystywany już w terapii raka piersi, powstał z kolei dzięki gąbce Halichondria okadai, żyjącej u wybrzeży Japonii. „Gąbkowy” rodowód mają też azydotymidyna (AZT), stosowana u osób zainfekowanych HIV, oraz środek na opryszczkę o nazwie acyklowir (można go kupić bez recepty w formie maści, kremu czy żelu).
Również koralowce, dzięki którym powstają rafy, znalazły zastosowanie w medycynie. Mają wytrzymały mineralny szkielet wewnętrzny zbudowany z węglanu wapnia. Jego porowata struktura przypomina strukturę ludzkich kości. Dzięki temu substancja ta jest idealna do przeszczepów. Tworzy rusztowanie, dzięki któremu możliwa jest regeneracja uszkodzonej kości. Przed zabiegiem szkielet koralowca musi zostać odpowiednio przygotowany, tak aby został w nim tylko hydroksyapatyt – minerał, z którego zbudowane są nasze kości. Zmniejsza to ryzyko odrzucenia przeszczepu. „Koralowe kości” są stosowane m.in. przez dr. Deana Cole’a, ortopedę z Orlando na Florydzie, który jest w stanie wyleczyć bardzo trudne przypadki, grożące amputacją kończyny.
Substancją chemiczną pozyskaną z koralowców jest pseudopterozyna A. Ma działanie przeciwzapalne i przeciwbólowe. Co ciekawe, pseudopterozyna A w pierwszej kolejności znalazła zastosowanie w kosmetyce – jest składnikiem niektórych kremów do twarzy.
Ślimaki przeciwbólowe
Jadowity tropikalny ślimak Conus magus zabija swoje ofi ary bardzo silną konotoksyną. Wstrzykuje ją swym ofi arom za pomocą specjalnej strzałki jadowej. Kropla jadu ślimaka mogłaby zabić 20 ludzi. Niezwykłą moc trucizna zawdzięcza krótkim białkom zwanym konopeptydami. Blokują działanie komórek nerwowych zdobyczy, prowadząc do jej sparaliżowania. Konotoksyna została odkryta przez dr. Baldomero Oliverę z amerykańskiego Uniwersytetu Utah w latach 90. XX wieku. A od 2004 r. na rynku jest zikonotyna – lek przeciwbólowy bazujący na tej substancji. Stosuje się go m.in. u osób chorych na raka, AIDS oraz schorzenia neurologiczne.
Do niedawna zikonotyna musiała być jednak bardzo precyzyjnie podawana wprost do płynu mózgowo-rdzeniowego pacjenta. Było to koniecznie, ponieważ toksyna ulega szybkiemu rozpadowi. Dlatego chorym często wszczepiano chirurgicznie pompę dawkującą lek. Jednak naukowcom udało się tak zmodyfikować toksynę, aby jej struktura chemiczna była stabilniejsza. Tak powstała doustna wersja konotoksyny. Testy wykazały, że jest ona stukrotnie silniejsza niż jakikolwiek inny znany dziś lek przeciwbólowy. Dlatego można podawać ją jedynie w niewielkich dawkach, co w znacznym stopniu obniża ryzyko uzależnienia pacjenta od przyjmowania tej substancji.
Tran ulepszony
Picie tranu jest od dawna zalecane jako sposób na dostarczenie organizmowi nienasyconych kwasów tłuszczowych, niezbędnych do prawidłowej pracy mózgu oraz układów krążenia i odpornościowego. Na rynku są też leki bazujące na tych substancjach. Zawierają one skoncentrowane kwasy omega3 uzyskiwane z ryb (takich jak makrela, łosoś czy sardela), a nawet z zielonych małży nowozelandzkich. Takie preparaty obniżają poziom trójglicerydów we krwi, np. u pacjentów zagrożonych zawałem serca.
W organizmie pacyficznego ślimaka Dolabella auricularia badacze znaleźli specyficzne związki chemiczne zwane dolastatynami. Mają silne właściwości przeciwnowotworowe, ale nie można ich stosować u pacjentów, ponieważ są zbyt toksyczne. Dlatego naukowcy stworzyli syntetyczną wersję jednej z dolastatyn i połączyli ją z przeciwciałem, które jest nośnikiem leku. Tak powstał preparat o nazwie Brentuximab vedotin. Jego skuteczność została potwierdzona w leczeniu postaci nawrotowych chłoniaka Hodgkina (znanego jako ziarnica złośliwa) oraz chłoniaka anaplastycznego z dużych komórek (ALCL). Brentuximab vedotin może być stosowany nawet w bardzo trudnych, opornych na inne terapie przypadkach.
Tajemnice wątroby rekina
Czasami droga do odkrycia leku zaczyna się od ciekawostki. Niektóre ryby z rodziny batrachowatych wabią partnerki wydając dźwięki przypominające rechot żab. Z tego powodu stworzenia te nazywane są często żabo-rybami. Głos wydobywają, gwałtownie obkurczając swój pęcherz pławny. Naukowcy odkryli, że umożliwia to białko o nazwie parwalbumina. U człowieka występuje ono w szybko kurczących się mięśniach, ale brak go w sercu. Dla większości z nas nie jest to problem. Jednak w przypadku chorych na kardiomiopatię jest inaczej – dochodzi u nich do zaburzeń pracy mięśnia sercowego. Stąd pomysł, by wykorzystać parwalbuminę w leczeniu chorób serca u ludzi. Żabo-ryby robią jeszcze jedną zadziwiającą rzecz – potrafią zregenerować swój rdzeń kręgowy, nawet jeśli zostanie całkowicie przerwany. Badania nad tym procesem mogą zaowocować nowymi terapiami dla ludzi po urazach kręgosłupa.
Zainteresowanie badaczy budzą też rekiny. W wątrobie kolenia pospolitego (Squalus acanthias) znaleźli związek chemiczny, który nazwali skwalaminą. Zespół dr. Michaela Zasloffa z Uniwersytetu Georgetown wykazał, że substancja ta potrafi zwalczać różne rodzaje mikrobów: wirusy, bakterie, grzyby, a nawet pierwotniaki. Skwalamina może znaleźć zastosowanie w walce z tropikalną gorączką denga oraz zapaleniami wątroby typu B i D. Powstrzymuje ona również wzrost nowych naczyń krwionośnych. Z tego powodu jest badana jako potencjalny lek na różne odmiany raka oraz zwyrodnienie plamki żółtej oka (AMD). Dziś substancji tej nie uzyskuje się już z tkanek rekina – od 1995 r. uczeni potrafią otrzymywać ją w laboratorium. Natomiast badania nad skwalaminą doprowadziły do odkrycia w wątrobie kolenia szeregu innych związków chemicznych. Należy do nich troduskwemina, która może w przyszłości pomóc osobom mającym problem z odchudzaniem się.
Błękitna krew skrzypłoczy
Współczesna medycyna sporo zawdzięcza także stworzeniom uważanym za „żyjące skamieniałości”. Chodzi o skrzypłocze – prymitywne morskie stawonogi, które nie zmieniły się prawie wcale przez ostatnie 150 mln lat. Krew tych stworzeń ma błękitną barwę dzięki zawartości związków miedzi. Najciekawsze jest jednak to, że błyskawicznie krzepnie, jeśli zetknie się z toksynami bakteryjnymi. Dlatego krew skrzypłoczy stosowana jest do testowania szczepionek, leków dożylnych oraz urządzeń medycznych.
Przydatny okazał się też chitynowy pancerz, okrywający ciała tych stworzeń. Uczeni dokładnie przeanalizowali jego budowę. Dzięki tym pracom powstały m.in. nowe rodzaje rozpuszczalnych szwów chirurgicznych, opatrunków, sztucznych naczyń krwionośnych oraz soczewek kontaktowych. Okuliści zresztą zawdzięczają skrzypłoczom znacznie więcej. Badania nad oczami tych zwierząt przeprowadzone przez biologów przyczyniły się do lepszego poznania narządu wzroku i procesów w nim zachodzących. Dzięki temu możliwe jest dziś skuteczniejsze leczenie schorzeń okulistycznych.