3 przerażające crawlies, które mogą zrewolucjonizować zdrowie
Wielu z nas boi się lub odstrasza „minibeasty”, takie jak owady i pająki. Często postrzegamy takie stworzenia jako szkodniki, ale te małe stworzenia mogą skrywać sekret lepszego zdrowia i terapii. W tej funkcji Spotlight wyjaśniamy, w jaki sposób trzy „przerażające pełzające” mogą zrewolucjonizować badania nad zdrowiem.
Ludzie zawsze byli w relacji miłości-nienawiści ze stworzeniami, które w równym stopniu nas fascynują i odpychają.
Jedno badanie opublikowane w 2017 roku i omówione w dniu Wiadomości medyczne dzisiaj odkryli, że ludzki strach przed przerażającymi pełzakami może być „wtłoczony” w nasze mózgi i że możemy mieć tę nieufność do stworzeń, takich jak pająki, nawet w dzieciństwie.
Jednak owady, pajęczaki i inne stworzenia również fascynują ludzi - być może dlatego, że tak bardzo się od nas różnią. W końcu motyle mogą smakować stopami, pająki „słyszą” przez małe włoski na nogach, a przecięty na pół robak może zregenerować „ogon” ciała.
Pisarze i inni artyści zaglądają do świata owadów od setek lat, z podziwem dla tego, co tam znaleźli.
XVIII-wieczny poeta i malarz William Blake był tak zafascynowany malutkimi stworzeniami, że kiedyś podobno myślał, że widział ducha pchły w swoich snach, które następnie zaczął malować.
Z drugiej strony autor przełomu wieków, Franz Kafka, słynnie zbudował na podstawie obrzydzenia, którego doświadcza wiele osób, kiedy napotyka błędy w swoich ukochanych domach, pisząc opowiadanie „Metamorfoza”.
W tej opowieści główny bohater, Gregor Samsa, budzi się pewnego ranka, nie czując się sobą. Stał się „ungeheures Ungeziefer”, co z grubsza przetłumaczone z niemieckiego oznacza „straszny szkodnik” - owad, który unosi włosy.
Jednak ostatnie badania sugerują, że stworzenia są fascynujące i warte zbadania nie tylko ze względu na ich „nieziemski” charakter czy też ze względu na ich związki z ludźmi i innymi gatunkami.
Te drobnoustroje mogą faktycznie mieć wiele do nauczenia i zaoferowania w kontekście badań klinicznych. W tej funkcji Spotlight przyglądamy się, jak trzy przerażające czołgi mogą zmienić oblicze zdrowia i terapii medycznej.
1. Pająki mogą tworzyć nowe metody leczenia
Zespół jelita drażliwego (IBS) odnosi się do współistniejącej grupy objawów żołądkowo-jelitowych, w tym biegunki i bólu brzucha, które mogą poważnie wpływać na jakość życia danej osoby. Według danych opublikowanych w 2014 roku około 11% światowej populacji żyje z IBS.
W 2016 roku naukowcy z University of Adelaide w Australii, Johns Hopkins University w Baltimore, MD i innych współpracujących instytucji znaleźli nowy potencjalny cel leczenia bólu związanego z IBS - w jadzie pająka.
Dokładniej, zespół odkrył, że toksyny wytwarzane przez gatunek ptasznika, Heteroscodra maculate, byli w stanie aktywować białko (kanał jonowy) NaV1.1, które jest obecne w nerwach jelitowych, które wysyłają sygnały bólowe.
Naukowcy wierzyli, że to odkrycie może doprowadzić do bardziej ukierunkowanych metod leczenia bólu IBS. I rzeczywiście, w 2018 roku członkowie pierwszego zespołu opublikowali nowe badanie, w którym poinformowali, że znaleźli sposób na blokowanie sygnału bólu w mysich modelach IBS.
Również w 2018 roku badacze z University of Queensland i Florey Institute of Neuroscience and Mental Health - oba w Australii - skupili się na terapeutycznych właściwościach peptydu obecnego w jadzie pająka: Hm1a.
Zespół kierowany przez prof. Glenna Kinga z University of Queensland był w stanie użyć Hm1a do selektywnej aktywacji NaV1.1 w mysich modelach zespołu Dravet, ciężkiej postaci padaczki. W ten sposób naukowcy byli w stanie wyeliminować drgawki u myszy, które leczyli cząsteczką jadu pająka.
„Pająki zabijają zdobycz poprzez związki jadu działające na układ nerwowy” - zauważa współautor badania, prof. Steven Petrou.
„Miliony lat ewolucji udoskonalili jad pająka, aby ukierunkować go konkretnie na określone kanały jonowe, nie powodując skutków ubocznych u innych, a leki pochodzące z jadu pająków zachowują tę dokładność” - kontynuuje prof. Petrou, argumentując, że obecne odkrycia jego zespołu mogą prowadzić do większej liczby skuteczne leczenie napadów w zespole Draveta.
Sekrety i potencjał pajęczego jedwabiu
Jednak jad pająka nie jest jedynym przedmiotem zainteresowania w badaniach biomedycznych. „Jedwabie pająków to najtwardszy materiał biologiczny” - mówi Jessica Garb, profesor nadzwyczajny na Wydziale Nauk Biologicznych Uniwersytetu Massachusetts Lowell.
„Są twardsze niż stal, ale ważą znacznie mniej, a niektóre jedwabie pająków można rozciągnąć do trzech razy ich długości bez zerwania” - kontynuuje. Z tych powodów Garbs i współpracownicy badali ten niewiarygodnie cienki i sprężysty materiał, starając się dowiedzieć, co zapewnia pajęczemu jedwabiu jego wytrzymałość i wszechstronność.
W 2018 roku Garb i współpracownicy otrzymali grant w wysokości 335 000 dolarów od National Science Foundation na badania nad pajęczym jedwabiem. Odkrywając jego tajemnicę, badacze mają nadzieję, że uda im się wymyślić formułę biomateriałów nowej generacji.
„Na przykład materiały te można wykorzystać do ulepszenia kasków i kamizelek kuloodpornych lub innego sprzętu ochronnego, wyrobów medycznych, takich jak protezy, bandaże i szwy, a nawet sprzętu sportowego”.
Jessica Garb
2. Karaluchy: od szkodnika do mikstury
Okazywany karaluch wydaje się również mieć duży potencjał, jeśli chodzi o pomoc w badaniach nad zdrowiem. Raporty z zeszłego roku wskazują, że w Chinach istnieją fermy karaluchów, w których przedsiębiorcy pozwalają karaluchom rozmnażać się swobodnie w dokładnie odkażonym środowisku.
Jednak farma przypieczętowuje los tych biednych stworzeń. Kiedy osiągną dojrzałość, „hodowcy karaluchów” mielą je na pastę, która ma pomóc w leczeniu problemów żołądkowo-jelitowych.
Ta praktyka ma swoje korzenie w starożytnych chińskich tradycjach, które twierdzą, że karaluchy mogą mieć zastosowanie terapeutyczne. Ale czy to prawda?
Według wstępnych badań przeprowadzonych w 2010 roku przez badaczy z Uniwersytetu w Nottingham w Wielkiej Brytanii, mózgi karaluchów i szarańczy zawierają nie mniej niż dziewięć cząsteczek, które mogą zabijać silne bakterie oporne na antybiotyki. Badacze przebadali karalucha amerykańskiego, a także dwa różne gatunki szarańczy.
„Mamy nadzieję, że te cząsteczki mogą ostatecznie zostać przekształcone w terapie Escherichia coli i MRSA [oporny na metycylinę Staphylococcus aureus] infekcje, które są coraz bardziej odporne na obecne leki ”- zauważa Simon Lee, jeden z badaczy zaangażowanych w to badanie.
„Te nowe antybiotyki mogą potencjalnie stanowić alternatywę dla obecnie dostępnych leków, które mogą być skuteczne, ale mogą powodować poważne i niepożądane skutki uboczne” - argumentuje Lee.
Czego mogą nas nauczyć matki karaluchów
Zgodnie z badaniem przedstawionym w publikacji, karaluchy mogą być również naszym kolejnym doskonałym źródłem białka International Union of Crystallography Journal w 2016 r. jeden gatunek karalucha, Diploptera punctata (karaluch chrząszcza pacyficznego),w rzeczywistości produkuje mleko, aby nakarmić swoje żywe młode.
Naukowcy odkryli, że to mleko tworzy kryształy białka w jelitach młodych. Kryształy te zawierają dużą ilość białka, tak wysoką, że współautor badania, Subramanian Ramaswamy, nazwał je „kompletnym pożywieniem”.
Chociaż badacz zasugerował, że mleko karalucha może stać się częścią nowatorskich napojów białkowych, przyznał również, że proces ten byłby trudny. Ponieważ nie można wydoić owadów, naukowcy musieliby znaleźć sposób na sztuczną produkcję mleka.
D. punctata według Emily Jennings i współpracowników z University of Cincinnati w Ohio może stać się również nowym zwierzęcym modelem preferencji dla niektórych aspektów badań klinicznych.
Jennings zbadał markery genetyczne ciężarnych samic D. punctata aby zrozumieć, co dzieje się na różnych etapach ciąży owada.
Naukowiec ma nadzieję, że nowy model mógłby mieć większe zastosowania, a karaluchy mogłyby zapewnić tańsze zwierzęta, z którymi łatwiej się pracuje niż ssaki, takie jak myszy.
„Mamy ponad 1000 karaluchów na dość małej przestrzeni, co stanowi olbrzymią populację w porównaniu z myszami. Schemat karmienia karaluchów to koszt dużej paczki karmy dla psów, która może starczyć na lata ”- zauważa Jennings.
3. Cały szum wokół jadu osy
Wielu z nas jest przerażonych osami, głównie z powodu ich pozornie przypadkowych agresywnych zachowań, a także dlatego, że ich użądlenie może wywołać reakcje alergiczne, od łagodnego obrzęku do pełnej anafilaksji.
Ale ich użądlenie ma również potencjał leczniczy - przynajmniej według szeregu badań klinicznych przeprowadzonych w ciągu ostatnich kilku lat. Na przykład jedno badanie opublikowane w czasopiśmie Toksyny w 2015 roku zidentyfikowali trzy peptydy obecne w jadach pszczół i os, które zdaniem autorów mają zastosowanie w biomedycynie.
Jeden z tych peptydów, mastoparan, występuje w jadzie szerszeni, os papierowych i os społecznych. Ma właściwości przeciwbakteryjne i przeciwwirusowe, między innymi o potencjale terapeutycznym.
„Mastoparan sam lub w połączeniu z innymi antybiotykami może być obiecującą alternatywą w zwalczaniu bakterii opornych na wiele antybiotyków w praktyce klinicznej” - piszą autorzy badania.
Jednak naukowcy ostrzegają również, że peptyd ten może być toksyczny dla zdrowej tkanki, atakując zarówno bakterie, jak i otaczające komórki. „W związku z tym konieczne jest opracowanie nowych strategii ograniczania toksycznych skutków ubocznych mastoparanu, a tym samym poprawy wykonalności zastosowań klinicznych” - podkreślają autorzy badania.
Inne badanie, również z 2015 roku, sugerowało, że Polybia-MP1 - mastoparan obecny w jadzie osy społecznej Polybia paulista - był w stanie zahamować proliferację komórek raka pęcherza i prostaty, a także lekoopornych komórek białaczkowych.
Peptyd robi to poprzez wbijanie dziur w błony komórek rakowych, powodując „wyciek” ich zawartości molekularnej.
Jeszcze bardziej zaskakujące jest badanie przeprowadzone na Uniwersytecie Kalifornijskim w Riverside - opublikowane w zeszłym roku w Biochemia - zidentyfikowali nową klasę peptydów jadu osy, ampuleksyn, produkowanych przez Ampulex compressa (szmaragdowa osa z klejnotów), co może otworzyć nową drogę do leczenia choroby Parkinsona.
Szmaragdowa osa jest niesławna - kłuje karaluchy, najpierw w celu ich sparaliżowania, a następnie „kontrolowania” ich mózgu, tak aby karaluchy stały się ospałe i łatwe w manipulowaniu.
Ostatecznie pozwala to osom na umieszczanie jaj w ciałach karaluchów, dzięki czemu larwy osy mogą wykorzystać je jako pierwsze źródło pożywienia, kiedy się wyklują.
Chociaż ten proces jest makabryczny, dał Uniwersytetowi Kalifornijskiemu ważną wskazówkę - stan unieruchomiony ukąszonych karaluchów jest podobny do niektórych objawów choroby Parkinsona.
Ponieważ wydaje się, że ampuleksyny są odpowiedzialne za wywoływanie bezruchu, badacze zamierzają je zbadać w nadziei, że pozwolą im one znaleźć nowy cel komórkowy dla leczenia choroby Parkinsona.
Ta funkcja Spotlight mogła nie zrobić wiele, aby złagodzić twoją nieufność do małych stworzeń. Jednak po przeczytaniu, może następnym razem, gdy będziesz chciał uciec na widok osy lub rzucić pantoflem w pająka, pomyślisz jeszcze raz i pomyślisz, że biedny mały minibeast może pewnego dnia poprowadzić drogę do następnego wielkiego medycznego odkrycie.
