Związki jadu skorpiona mogą zabijać niebezpieczne bakterie
Naukowcom udało się zsyntetyzować dwa związki jadu skorpiona, które są skuteczne przeciwko niektórym szczepom wysoce zakaźnych bakterii. Jest mało prawdopodobne, aby związki te szkodziły ludziom, zapewniają nas naukowcy.
Zdjęcie: Edson N. Carcamo-Noriega
Tysiące gatunków zwierząt na całym świecie jest jadowitych, od pająków po osy, ryby, węże i żaby.
Jad niektórych zwierząt jest wystarczająco silny, aby wywołać łagodne podrażnienie i zniechęcić potencjalnych drapieżników, podczas gdy jad innych zwierząt, takich jak maleńka ośmiornica z niebieskimi pierścieniami, może z łatwością zabić dorosłego człowieka w ciągu kilku minut.
Jednak naukowcy twierdzą, że wiele śmiercionośnych jadów zwierzęcych może również zawierać odpowiedź na infekcje i choroby.
Na przykład jad Tropidolaemus wagleri, gatunek żmii pochodzący z Azji Południowo-Wschodniej, może usprawnić leczenie zakrzepów krwi, a kluczowy składnik jadu pająka lejkowatego może pomóc w zapobieganiu uszkodzeniom mózgu po udarze.
Naukowcy z Uniwersytetu Stanforda w Kalifornii i Narodowego Uniwersytetu Autonomicznego Meksyku w Mexico City dokonali niedawno kolejnego obiecującego odkrycia: dwóch związków pochodzących z jadu skorpiona pochodzącego ze wschodniego Meksyku, Diplocentrus melici, może zwalczać trudne bakterie bez uszkadzania zdrowych tkanek.
Zespół przeprowadził badania na myszach, a także na próbkach tkanek, aby przetestować skuteczność i bezpieczeństwo związków. Wyniki badania są teraz wyświetlane w PNAS.
Odkrycie 2 nowych związków
Prof. Richard Zare ze Stanford, prof. Lourival Possani z National Autonomous University of Mexico i ich zespoły dokonali intrygującego odkrycia po schwytaniu kilku okazów D. melici przez studentów prof. Possaniego w Meksyku.
Badania prof. Possaniego koncentrowały się wokół odkrywania nowych metod leczenia opartych na jadu skorpiona. Prof. Zare specjalizuje się w wykrywaniu reakcji chemicznych na poziomie molekularnym.
Dwóch starszych badaczy i ich zespoły współpracowały przy identyfikacji kluczowych związków, które wytworzyły D. melici jad jest ważnym tropem farmakologicznym. Cały proces był bardzo pracochłonny, a nawet znalezienie skorpionów było przede wszystkim trudne.
„Zbiór tego gatunku skorpiona jest trudny, ponieważ w okresie zimowym i suchym skorpion jest grzebany. Możemy go znaleźć tylko w porze deszczowej ”- wyjaśnia prof. Possani.
Aby „wydoić” skorpiony z jadu, naukowcy musieli zastosować łagodne bodźce elektryczne do ogonów pajęczaków. Po tej procedurze zespół zauważył, że jad stał się brązowawy, gdy tylko został wystawiony na działanie powietrza.
Po przeprowadzeniu kilku czułych testów naukowcy uznali, że za tę zmianę odpowiadają dwa związki chemiczne 1,4-benzochinonu - które byli w stanie zsyntetyzować z niewielkiej ilości jadu skorpiona. Każdy z tych związków zmienił kolor, jeden czerwony, a drugi niebieski, w kontakcie z powietrzem.
„Mieliśmy tylko 0,5 mikrolitra jadu do pracy. To 10 razy mniej niż ilość krwi, jaką komar wysysa w jednej porcji ”- zauważa prof. Zare.
Jak wyjaśniają naukowcy, benzochinony mają właściwości przeciwdrobnoustrojowe, a dwa związki zidentyfikowane przez zespół były wcześniej nieznane. Różnią się od siebie tylko nieznacznie.
„Te dwa związki są strukturalnie spokrewnione, ale podczas gdy czerwony ma atom tlenu na jednej z gałęzi, niebieski ma atom siarki” - wyjaśnia dr Shibdas Banerjee, jeden z autorów badania, odpowiedzialny za wyjaśnienie struktura nowo odkrytych związków chemicznych.
Żądło w ogon… przeciwko bakteriom
Biorąc pod uwagę fakt, że benzochinony mogą zabijać szczepy bakterii, naukowcy z laboratorium prof. Zare wysłali próbki dwóch nowo odkrytych związków do dr Rogelio Hernández-Pando i jego współpracowników z Narodowego Instytutu Nauk o Zdrowiu i Żywieniu im. Salvadora Zubirána w Mexico City. do dalszych testów.
Zespół Salvadora Zubirána stwierdził, że czerwony 1,4-benzochinon został skutecznie zniszczony Staphylococcus aureus, który jest wysoce zakaźny, podczas gdy niebieski 1,4-benzochinon był w stanie zabić różne szczepy Prątek gruźlicy, które są odpowiedzialne za gruźlicę.
Obejmuje to M. tuberculosis szczepy, które rozwinęły oporność na wiele antybiotyków. Pozostało jednak jedno pytanie.
„Okazało się, że te związki zabijały bakterie, ale potem pojawiło się pytanie:„ Czy to też zabije ciebie? ”- zauważa prof. Zare.
„Odpowiedź brzmi: nie: grupa Hernández-Pando wykazała, że niebieski związek zabija bakterie gruźlicy, ale pozostawia nienaruszoną wyściółkę płuc u myszy”.
Prof. Richard Zare
Więcej tajemnic do odkrycia
Fakt, że dwa nowo zidentyfikowane związki są wysoce skuteczne przeciwko śmiercionośnym bakteriom i pozornie bezpieczne w podawaniu, czyni je idealnymi kandydatami do nowych leków i terapii. Jednak prof. Possani zauważa, że ta nowa ścieżka badawcza nigdy nie byłaby możliwa, gdyby nie prof. Zare i jego zespół.
To dzięki temu, że prof. Zare i współpracownicy nauczyli się syntetyzować dwa benzochinony z jadu D. melici że naukowcy będą mogli teraz szukać sposobów wykorzystania tych związków do celów leczniczych.
„Ilość składników jadu, które możemy uzyskać od zwierząt jest niezwykle niska. O powodzeniu tej pracy zadecydowała synteza tych związków ”- wyjaśnia prof. Possani.
„Pod względem objętości jad skorpiona jest jednym z najcenniejszych materiałów na świecie. Wytworzenie jej galona kosztowałoby 39 milionów dolarów ”- zauważa prof. Zare.
„Jeśli polegałeś tylko na skorpionach, aby je wyprodukować, nikogo nie stać na to, więc ważne jest, aby zidentyfikować krytyczne składniki i móc je zsyntetyzować” - podkreśla.
W przyszłości naukowcy planują kontynuować współpracę, aby dowiedzieć się, jak używać D. melici na dobre. Jednocześnie prof. Zare i prof. Possani są zaintrygowani, dlaczego te dwie nietoksyczne substancje chemiczne są obecne w jadzie skorpiona i chcieliby odkryć tę tajemnicę.
„Te związki mogą nie być trującym składnikiem jadu. Nie mamy pojęcia, dlaczego skorpion wytwarza te związki. Tajemnic jest więcej ”- mówi prof. Zare.
