Ερευνητές μετέτρεψαν θανατηφόρο μύκητα σε ισχυρό αντικαρκινικό φάρμακο.
Ερευνητές με επικεφαλής το Πανεπιστήμιο της Πενσυλβάνια, απομόνωσαν μια νέα κατηγορία μορίων από τον Aspergillus flavus, έναν τοξικό μύκητα που έχει συνδεθεί με θανάτους κατά την ανασκαφή αρχαίων τάφων, και αφού τροποποίησαν τις χημικές ουσίες, τις δοκίμασαν σε κύτταρα λευχαιμίας.
Από τη δοκιμή προέκυψε ένα πολλά υποσχόμενο αντικαρκινικό σκεύασμα που ανταγωνίζεται τα εγκεκριμένα από τον FDA φάρμακα και ανοίγει νέους ορίζοντες στην ανακάλυψη περισσότερων φαρμάκων από μύκητες
«Οι μύκητες μας έδωσαν την πενικιλίνη», λέει η Sherry Gao, αναπληρώτρια καθηγήτρια Χημικής και Βιομοριακής Μηχανικής (CBE) και Βιομηχανικής (BE) στο Πανεπιστήμιο της Πενσυσλβάνια και κύρια συγγραφέας της νέας μελέτης. «Αυτά τα ευρήματα δείχνουν ότι υπάρχουν πολλά φάρμακα που προέρχονται από φυσικά προϊόντα και δεν έχουν ανακαλυφθεί ακόμα».
Από κατάρα σε θεραπεία
Ο Aspergillus flavus, που ονομάστηκε έτσι λόγω των κίτρινων σπορίων του, αποτελούσε για χρόνια εχθρό. Όταν οι αρχαιολόγοι άνοιξαν στα 1920 τον τάφο του βασιλιά Τουταγχαμών, πολλοί ανασκαφείς πέθαναν πρόωρα, αναζωπυρώνοντας τις φήμες για την κατάρα των Φαραώ.
Δεκαετίες αργότερα, οι γιατροί διατύπωσαν τη θεωρία ότι τα σπόρια των μυκήτων, που παρέμεναν αδρανή για χιλιετίες, θα μπορούσαν να είναι η αιτία των θανάτων.
Ένα αντίστοιχο φαινόμενο έλαβε χώρα τη δεκαετία του 1970, όταν επιστήμονες μπήκαν στον τάφο του Καζιμίρ IV στην Πολωνία. Μέσα σε λίγες εβδομάδες, 10 από αυτούς πέθαναν. Μεταγενέστερες έρευνες αποκάλυψαν ότι ο τάφος περιείχε A. flavus, του οποίου οι τοξίνες μπορούν να προκαλέσουν πνευμονικές λοιμώξεις, ειδικά σε άτομα με εξασθενημένο ανοσοποιητικό σύστημα.
Τώρα, ο ίδιος μύκητας αποτελεί την πηγή μιας πολλά υποσχόμενης νέας θεραπείας για τον καρκίνο.
Μια σπάνια ανακάλυψη
Η νέα θεραπεία βασίζεται σε μια κατηγορία πεπτιδίων, τα RiPPs, τα οποία παράγονται από τα ριβοσώματα, μικρά κυτταρικά οργανίδια που παράγουν πρωτεΐνες.
«Ο καθαρισμός αυτών των χημικών ουσιών είναι δύσκολος», λέει η Qiuyue Nie, ερευνήτρια και πρώτη συγγραφέας της μελέτης. Παρότι χιλιάδες RiPPs έχουν ταυτοποιηθεί σε βακτήρια, λίγα έχουν βρεθεί σε μύκητες. Αυτό οφείλεται εν μέρει στο γεγονός ότι οι προηγούμενοι ερευνητές ταυτοποίησαν εσφαλμένα τα RiPPs ως μη ριβοσωμικά πεπτίδια και δεν είχαν κατανοήσει τον τρόπο με τον οποίο οι μύκητες δημιουργούσαν τα μόρια.
«Η σύνθεση αυτών των ενώσεων είναι περίπλοκη», προσθέτει η Nie. «Αλλά αυτό είναι που τούς δίνει αυτή την αξιοσημείωτη βιοδραστικότητα».
Αναζήτηση χημικών ουσιών
Για να βρουν περισσότερα RiPPs από μύκητες, οι ερευνητές εξέτασαν πρώτα δώδεκα στελέχη Aspergillus, τα οποία, σύμφωνα με προηγούμενη έρευνα, ενδέχεται να περιέχουν περισσότερες τέτοιες χημικές ουσίες.
Συγκρίνοντας τις χημικές ουσίες που παράγονται από αυτά τα στελέχη με γνωστά δομικά στοιχεία RiPPs, εντόπισαν τον μύκητα A. flavus ως υποσχόμενο υποψήφιο για περαιτέρω μελέτη.
Η γενετική ανάλυση έδειξε ότι μια συγκεκριμένη πρωτεΐνη στον A. flavus είναι η πηγή των μυκητιασικών RiPPs. Όταν οι ερευνητές απενεργοποίησαν τα γονίδια που δημιουργούν αυτή την πρωτεΐνη, οι χημικοί δείκτες που υποδηλώνουν την παρουσία RiPP εξαφανίστηκαν.
Αυτή η καινοτόμος προσέγγιση -που συνδυάζει μεταβολικές και γενετικές πληροφορίες- όχι μόνο εντόπισε την πηγή των μυκητιασικών RiPPs στον A. flavus, αλλά θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για την εύρεση περισσότερων μυκητιασικών RiPP στο μέλλον.
Ένα ισχυρό νέο φάρμακο
Μετά τον καθαρισμό τεσσάρων διαφορετικών RiPPs, οι ερευνητές ανακάλυψαν ότι τα μόρια είχαν μια μοναδική δομή αλληλοσυνδεόμενων δακτυλίων. Οι ερευνητές ονόμασαν αυτά τα μόρια, τα οποία δεν είχαν περιγραφεί ποτέ στο παρελθόν, από τον μύκητα στον οποίο βρέθηκαν: ασπεριγκιμικίνες.
Ακόμη και χωρίς τροποποίηση, όταν αναμίχθηκαν με ανθρώπινα καρκινικά κύτταρα, οι ασπεριγκιμικίνες είχαν ιατρική προοπτική: δύο από τις τέσσερις παραλλαγές είχαν ισχυρά αποτελέσματα έναντι των κυττάρων λευχαιμίας.
Μια άλλη παραλλαγή, στην οποία οι ερευνητές πρόσθεσαν ένα λιπίδιο, το οποίο βρίσκεται επίσης στον βασιλικό πολτό που θρέφει τις μέλισσες, είχε την ίδια απόδοση με την κυταραβίνη και την δαουνορουβικίνη, δύο φάρμακα εγκεκριμένα από τον FDA τα οποία χρησιμοποιούνται εδώ και δεκαετίες για τη θεραπεία της λευχαιμίας.
Περαιτέρω δοκιμές έδειξαν ότι οι ασπεριγκιμικίνες πιθανώς διαταράσσουν τη διαδικασία της κυτταρικής διαίρεσης.
Αξίζει να σημειωθεί ότι οι ενώσεις είχαν ελάχιστη έως μηδενική επίδραση σε καρκινικά κύτταρα του μαστού, του ήπατος ή των πνευμόνων, γεγονός που υποδηλώνει ότι οι επιδράσεις των ασπεριγκιμικινών αφορούν συγκεκριμένους τύπους κυττάρων, κρίσιμο χαρακτηριστικό για οποιαδήποτε μελλοντική φαρμακευτική αγωγή.
Οι ερευνητές εντόπισαν παρόμοιες ομάδες γονιδίων σε άλλους μύκητες, γεγονός που υποδηλώνει ότι υπάρχουν ακόμη περισσότερα RiPPs που δεν έχουν ανακαλυφθεί. «Παρόλο που έχουν βρεθεί λίγα, σχεδόν όλα έχουν ισχυρή βιοδραστικότητα», λέει η Nie. «Πρόκειται για μια ανεξερεύνητη περιοχή με τεράστιο δυναμικό».
Το επόμενο βήμα είναι να δοκιμαστούν οι ασπεριγκιμικίνες σε ζωικά μοντέλα, με την ελπίδα ότι κάποια μέρα θα γίνουν κλινικές δοκιμές σε ανθρώπους.
«Η φύση μας έχει δώσει αυτό το απίστευτο φαρμακείο», λέει η Gao. «Είναι στο χέρι μας να αποκαλύψουμε τα μυστικά του. Ως μηχανικοί, είμαστε ενθουσιασμένοι που συνεχίζουμε να εξερευνούμε, να μαθαίνουμε από τη φύση και να χρησιμοποιούμε αυτές τις γνώσεις για να σχεδιάζουμε καλύτερες λύσεις».
Η μελέτη δημοσιεύτηκε στην επιστημονική επιθεώρηση Nature Chemical Biology.
ΠΗΓΗ: ONMED.GR