Bilim adamları neden yeni ilaçlar için okyanusta arıyorlar?
Tıp araştırmacıları insan sağlığını iyileştirme çabalarına devam ederken, bazıları dikkatlerini okyanusa çeviriyor çünkü Dünya denizlerinin yeni hastalıklarla mücadele kimyasını barındırabileceğine inanıyorlar.
Okyanuslar, Dünya'nın üçte ikisinden fazlasını kaplar. Atasözü devam ederken, ayın yüzeyi hakkında, okyanusun dibinden daha çok şey biliyoruz.
Denizin karanlık, patlayıcı öfkeden dingin, kristal berraklığında sükunete geçiş yeteneği, sahili ilk ziyaret ettiğimizden beri insanlığı korkuttu ve kandırdı.
Dünya okyanuslarının uçsuz bucaksız, muazzam doğası göz önüne alındığında, yeni ve yenilikçi tedaviler arayışında derinliklerine inmek mantıklı geliyor.
Deniz hayvanları, bitkiler ve mikroplar, kendilerini savunmak ve iletişime yardımcı olmak için benzersiz bir kimyasal portföyü geliştirdiler. Bilim adamları bu yeni bileşikler hakkında daha fazla bilgi sahibi olmak istiyorlar.
Neden denize bakıyorsun?
Denizdeki yaşamın farklı bir molekül seçimi geliştirmesinin birçok nedeni vardır. Örneğin, süngerler ve mercanlar gibi zemine demirlenmiş ve zırh kaplaması olmayan hayvanların kendilerini savunmak için başka yollar bulmaları gerekir. Çoğu durumda, kimyasallar onların tercih ettiği silahtır.
Ek olarak, deniz canlıları nispeten ilkel bağışıklık sistemlerine sahip olma eğilimindedir ve bazıları kendilerini savunmanın tam zamanlı bir iş olduğu mercan resifleri gibi aşırı kalabalık habitatlarda yaşarlar.
Aynı zamanda, okyanustaki organizmaların bazı organizmaları çekmesi ve diğerlerini uzaklaştırması gerekir. Ayrıca yumurta ve spermin çevreye salınmasını senkronize ederek üremeyi koordine etmeleri gerekir. Bunların hepsi aktif biyolojik moleküller gerektirir.
Okyanusta yaşayan hayvanlar ve bitkiler bakteri, mantar ve diğer organizmalardan oluşan bir banyoda oturur ve yüzerek onları bir yemeğe veya eve dönüştürmeye çalışır.
Bu tehdit çeşitliliği, evrimi giderek karmaşıklaşan kimyasal savaşlar yapmaya zorladı. Ortaya çıkan bileşiklerin bazıları, hastalığa karşı kendi savaşımızda faydalı olabilir.
“[…] Denizin evrensel yamyamlığını düşünün; yaratıkları birbirlerini avlayan, dünya başladığından beri ebedi savaşı sürdüren herkes. "
Herman Melville, Moby Dick
Antik denizler
Tıp araştırmacılarının denize olan hayranlığı yeni bir şey değil. İnsanların okyanustan ilaç kullandığına dair ilk kanıt, MÖ 2953'te Çin'den geliyor. İmparator Fu Hsi'nin hükümdarlığı sırasında, balıktan elde edilen ilaçlardan elde edilen kazançlara bir vergi uygulanmıştı.
1950'lere birkaç bin yıl ileri sıçrayan Werner Bergmann adlı bir organik kimyager, Karayip sünger türünden bir dizi nükleosit izole etti. Cryptotethya crypta.
Bu kimyasallar, bilim adamlarının Ara-A ve Ara-C adlı iki ilacı bu nükleositlerden türetmesiyle yeni nesil ilaçların yaratılmasına ilham verdi. Doktorlar, herpes enfeksiyonlarını tedavi etmek için Ara-A'yı ve akut miyeloid lösemi ve Hodgkin olmayan lenfomayı tedavi etmek için Ara-C'yi kullanırlar.
Son yıllarda, okyanustan uyuşturucu tedarik etmek ilginin yeniden canlanmasına yol açtı. Aşağıda, birkaç yeni örnek sunuyoruz.
Deniz salyangozu toksinleri
Conus magus küçük boyutu ve dekoratif kabuğu, ölümcül nörotoksin grubunu yalanlayan zehirli bir deniz salyangozudur.
Bu omurgasızın kimyasal silah markası, oldukça değişken bir zehir ailesi olan ve salyangoz onları balıkları öldürmek için kullansa da, bir insanı öldürebilecek kapasitedeki bir zehir ailesidir.
Coğrafya konisi de dahil olmak üzere yüzlerce başka koni salyangoz türü vardır. İnsanlar bazen bu yumuşakçayı sigara salyangozu olarak adlandırır, çünkü zehirlenmenin ardından ölmeden önce bir sigara içmek için yeterli zamanınız olur.
Ziconotide, ağrı kesici olarak çalışan ve morfinden 1.000 kat daha güçlü olan sentetik bir konotoksin versiyonudur. İnsanlar kanser, 3. evre HIV ve bazı nörolojik bozukluklar gibi durumlardan kaynaklanan kronik ağrıyı tedavi etmek için alabilir.
Daha da önemlisi, bir yazarın yazdığı gibi, "zikonotidin uzun süreli uygulanması, bağımlılık veya hoşgörü gelişimine yol açmaz."
Bununla birlikte, zikonotid yalnızca sağlık uzmanları onu doğrudan omurilik sıvısına (intratekal olarak) verirse işe yaradığından, onu yalnızca diğer tedaviler başarısız olduğunda veya uygulanabilir olmadığında kullanırlar.
Dalgaların altından kanser tedavileri
Yıllarca süren araştırmalara rağmen, kanser hala kırılması zor bir ceviz olduğunu kanıtlıyor. Tedavi büyük ölçüde iyileşmiş olsa da, bilim adamları savaşta yardımcı olabilecek yeni biyoaktif kimyasallara el atmaya istekliler. Bazı kanser araştırmacıları ayak parmaklarını okyanusa batırıyor.
Son zamanlarda, bir grup araştırmacı, eski bir soy ağacına sahip çenesiz, parazitik bir balık olan lampreylerden çıkardıkları molekülleri araştırdı. Özellikle, sözde değişken lenfosit reseptörleri (VLR'ler) ile ilgilendiler.
VLR'ler, hücreler arasında çalışan bir molekül ağı olan hücre dışı matrisi (ECM) hedefler. ECM vücutta çeşitli roller üstlenir. Örneğin, dokular için yapısal destek sağlar, hücrelerin ve dokuların birbirine bağlanmasına yardımcı olur ve hücreden hücreye iletişime yardımcı olur.
VLR'ler ECM'yi hedefledikçe, araştırmacılar, kimyasalları normalde aşılmaz kan-beyin bariyerinden doğrudan beyne taşıyabilen ilaç katırları olarak hizmet edebileceklerine inanıyorlar.
VLR'ler kan-beyin bariyerini (çoğu ilaca engel olan) aşabilirse, beyin kanseri ve felç dahil olmak üzere belirli koşulları daha etkili bir şekilde tedavi edebileceklerini teorize ediyorlar. Bir fare modelindeki ilk çalışmaları cesaret verici sonuçlar üretti.
Süngerlerin harikası
Süngerler, kanser ilacı araştırmacıları için özellikle ilgi çekicidir. Aslında, konuyla ilgili bir incelemenin yazarları onlardan bir "uyuşturucu hazinesi" olarak bahsediyor. Onlar yazar:
“Her yıl yaklaşık 5.300 farklı doğal ürün ve yeni bileşik deniz süngerlerinden izole edildi. […] Bu tür bileşiklerin antibakteriyel, antiviral, antifungal, antimalaryal, antitümör, immünosupresif ve kardiyovasküler aktiviteye sahip olduğu kanıtlandı. "
Sünger Halichondria okadai araştırmacıların kopyalayıp eribulin olarak yeniden adlandırdığı bir kimyasal nota üretmekten sorumludur.
Metastaz yapmış meme kanseri olan kadınları içeren bir 2010 çalışmasında, bileşik katılımcıların ömrünü uzattı. O sırada yazar Prof. Christopher Twelves, umarız ki, "Bu sonuçların eribulini geç dönem metastatik meme kanseri olan kadınlar için yeni ve etkili bir tedavi olarak ortaya koyabileceğini" belirtti.
Deniz bakterileri
Diğer bilim adamları, seriniquinone adlı bir bileşiği incelediler. Serinicoccus, nadir bir deniz bakteri cinsi. Bilim adamları, bu kimyasalın laboratuvarda melanom kanseri hücrelerini seçici olarak yok edebileceğini gösterdi.
Seriniquinone, insanlarda kullanıma hazır olmaktan çok uzak olsa da, Şubat 2019'da yapılan bir çalışma bizi bir adım daha yaklaştırıyor. Bilim adamları, molekülün kanserle mücadele güçlerini sağlayan bölümlerini belirlediler.
Yazarlar, çok daha fazla kimya mühendisliği ve kapsamlı klinik deneyler gerekecek olsa da, "genel olarak, bu çalışmalar ilaca benzer özelliklere sahip melanoma özgü serinikinon türevlerini tasarlamanın mümkün olduğunu öne sürüyor."
Halihazırda klinik deneyleri yürüten ve yaygın kullanıma sokan bir ilaç, Yondelis markası ile bilinen trabectedin'dir. Üreticiler bu ilacı şu özden elde ediyorlar: Ecteinascidia, genellikle kese benzeri bir deniz omurgasızları olan deniz fışkırtması olarak adlandırılır.
Araştırmacılar ilk olarak 1960'ların sonlarında deniz fıskiyesi özütünün antikanser özelliklerini tanımladılar ve kapsamlı araştırmanın ardından, araştırmacılar şimdi onu sentezlemenin ve daha büyük miktarlarda üretmenin bir yolunu buldular.
Yondelis bu çalışmanın ürünüydü ve şimdi Rusya, Avrupa ve Güney Kore'de yumuşak doku sarkomunu tedavi etme onayına sahip. Bilim adamları ayrıca prostat ve meme kanseri de dahil olmak üzere diğer kanserlere karşı kullanmak için deniyorlar.
Antibiyotik direnci
Antibiyotik direnci tehdidi, tıp araştırmacılarının kafasında nadiren ön planda kalıyor. Giderek artan sayıda patojen, modern antibiyotiklere karşı dayanıklı hale geliyor. Bu duyarlılık eksikliği, onları tedavi etmeyi çok daha zorlaştırır ve bu nedenle, önemli ölçüde daha tehlikeli hale getirir.
Hastalık Kontrol ve Önleme Merkezlerine (CDC) göre, antibiyotik direnci "zamanımızın en büyük halk sağlığı sorunlarından biridir."
Etkisiz antibiyotiklerin bıraktığı artan boşlukları doldurabilecek yeni bileşikler arayışı sürüyor.
Bu görevdeki bazı insanlar denize döndü ve bir grup balık balçıkına odaklandı - bazı türleri kaplayan kasvetli kaplama.
Bu balçık, deniz ortamındaki patojenleri yok etmek için çok çalışıyor, bu yüzden bazı bilim adamları karasal patojenlerle savaşmaya da yardımcı olup olamayacağını merak ediyor.
Fullerton'daki California Eyalet Üniversitesi ve Corvallis'teki Oregon Eyalet Üniversitesi'nden araştırmacılar, mukustan 47 farklı bakteri suşunu izole etmeyi başardılar. Bu bakterileri büyüttüler ve onları kimyasal bir öze indirgediler.
Daha sonra, bu özütü diğer patojenlere karşı test ettiler ve beş bakteri suşunun metisiline dirençli olmasına karşı oldukça etkili olduğunu buldular. Staphylococcus aureus (MRSA), üçü ise Candida albicans.
Ön bulgularını Amerikan Kimya Derneği İlkbahar 2019 Ulusal Toplantısı ve Fuarı'nda sundular.
Öne çıkan başka bir çalışma Mikrobiyolojide Sınırlar, incelendi Laminaria ochroleucaZengin bir Aktinobakteri kaynağı olan bir deniz yosunu türü.
Aktinobakteriler, tıp araştırmacıları için özellikle ilginçtir. Çalışmanın yazarlarının açıkladığı gibi, "aktinobakteriyel [doğal ürünlerden] bildirilen biyoaktiviteler arasında antibakteriyel, antifungal, antitümör, antikanser, anti-enflamatuar, antiviral, sitotoksik ve immünosupresif aktiviteler bulunur."
Bazı aktinobakteriyel özütler, C. albicans ve S. aureus. İlginç bir şekilde, kıdemli yazar Dr. Maria de Fátima Carvalho'ya göre, "özütlerin yedisi, kanser dışı hücreler üzerinde hiçbir etkisi olmazken, göğüs büyümesini ve özellikle sinir hücresi kanserlerini inhibe etti."
Antifungal direnç
Antibiyotik direnci konusunun yanı sıra, antifungal direncin paralel problemidir: mantarları öldüren ilaçlar da dişlerini kaybediyor. Bazıları deniz süngerlerinin yardımcı olabileceğini umuyor.
Örneğin, araştırmalar gösterdi ki kimyasal özütler Jaspis sünger türleri karşı etkiliydi C. albicans bir fare modelinde.
Benzer şekilde, bir çalışma, cinsin bir süngerinden iki kimyasal olan eurysterol A ve B'nin Euryspongia, "Amfoterisin B'ye dirençli ve vahşi tip [[C. albicans]. " Ayrıca laboratuvarda insan kolon karsinom hücrelerini de öldürdüler.
Bilim adamları her yıl okyanuslarda yaklaşık 1000 yeni bileşik keşfediyor. Bir yazarın açıkladığı gibi, "genellikle yapısal yenilik, karmaşıklık ve çeşitlilik ile karakterize edilirler."
Bununla birlikte, hastalığın tedavisinde rol oynayan çok az deniz kaynaklı bileşik vardır. Neden bu yeni kimyasallardan daha fazlasını kullanmıyoruz?
Kimyasal ve klinik arasındaki boşluk
İlk olarak, herhangi bir deneysel ilaçta olduğu gibi, bir laboratuvardaki bir kültür kabı ile bir hasta arasında büyük bir sıçrama vardır. Canlı bir yaratıkta ilaçlar her zaman bilim adamlarının beklediği şekilde yanıt vermez.
İkincisi, birçok ilacın onları kullanılamaz hale getiren toksik yan etkileri vardır. Farmakologlar ve kimyagerler molekülleri ayarlayabildiğinden veya benzer kimyasallar tasarlayabildiğinden, bu sorunların hiçbiri çıkmaz değildir, ancak bu tamamen zaman alıcıdır.
Dikkate değer bir diğer konu da, yeterli miktarlarda deniz kaynaklı kimyasalların üretilmesidir. Türlerin çoğu ya esaret altında hayatta kalamaz ya da oldukça spesifik, bakımı zor ortamlara ihtiyaç duyar. Yine, bu, bilim adamlarının uzun ve karmaşık bir yol olan ilgilenilen molekülleri kopyalamanın yollarını bulmaları gerektiği anlamına geliyor.
Bu konulardan bahseden bir derlemenin yazarları, "organik sentezin ve tıbbi kimyanın gücünün ortaya çıkması gerektiğini" yazıyor. Bunlar teknik, atlamak için pahalı çemberlerdir.
Sonuç olarak, gezegenin denizlerinde çok fazla umut vaat ediyor gibi görünse de, potansiyel yolların çoğu uzun ve dolambaçlıdır ve hızlı kazançlar olmayacak.
İnsanlar deniz ekosistemleri üzerinde artan bir baskı oluşturdukça, okyanuslarımızın sağlığıyla ilgili endişeler doruğa ulaşıyor. Bilim adamlarının onları hasat etme şansı bulamadan geleceğin potansiyel ilaçları yok oluyor olabilir.
