Grzyby jako leki na pasożyty? Przełomowe badania UMCS już opatentowane
Biopreparaty z grzybów Cerrena unicolor mogą zastąpić chemię w walce z nicieniami. Dr hab. Magdalena Jaszek z UMCS o nowej metodzie leczenia chorób pasożytniczych.
Choroby wywoływane przez pasożyty to jedno z najpoważniejszych wyzwań dla medycyny oraz rolnictwa. Organizmy patogenne, wśród których dominują nicienie, każdego roku zarażają miliardy ludzi, zwierząt oraz roślin na całym świecie. Statystyki publikowane przez Światową Organizację Zdrowia (WHO) potwierdzają, że skala tego zjawiska generuje miliony zgonów oraz trwałych uszczerbków na zdrowiu. Zakażenia te wywołują uciążliwe objawy, takie jak zmiany skórne, dolegliwości układu pokarmowego czy niebezpieczne zapalenia płuc. W rezultacie parazytozy obciążają systemy opieki zdrowotnej oraz powodują ogromne straty w globalnej produkcji żywności.
Dr hab. Magdalena Jaszek, prof. UMCS z Katedry Biochemii i Biotechnologii UMCS::
„Choroby pasożytnicze należą do najczęstszych chorób ludzi, zwierząt i roślin na świecie. Powodują rocznie miliony zachorowań i zgonów. Przykładem organizmów patogennych dominujących w tego typu zakażeniach są nicienie. Światowa Organizacja Zdrowia (WHO) podaje, że w 2018 r. około 1,5 miliarda ludzi na świecie zostało zarażonych tymi pasożytami”.
Dlaczego nicienie stają się odporne na leki przeciwrobacze?
Dotychczasowa walka z robaczycami opierała się na trzech głównych klasach związków chemicznych: benzimidazolach, makrocykliczne laktony oraz agonistach cholinergicznych. Niestety powszechne stosowanie tych substancji doprowadziło do wykształcenia przez pasożyty silnych mechanizmów obronnych. Nicienie wykazują zdolność do przetrwania kontaktu z tradycyjnymi lekami już w niecałą dekadę po ich rynkowym debiucie. Ten postępujący proces adaptacji sprawia, że większość dostępnych farmaceutyków utraci swoją skuteczność w ciągu najbliższych dwudziestu lat. Ponadto środowisko naturalne cierpi z powodu obecności resztek tych substancji, które zwierzęta wydalają wraz z odchodami.
Prof. Jaszek z UMCS ostrzega, że większość obecnie stosowanych leków przeciwrobaczych straci swoją skuteczność w przeciągu następnych dwóch dekad:
„Obecnie powszechnie stosowane są trzy klasy środków przeciwrobaczych: benzimidazole, makrocykliczne laktony i związki należące do agonistów cholinergicznych (zwłaszcza lewamizol). Niestety na wszystkie te leki pasożyty rozwinęły oporność w ciągu niecałych 10 lat od wprowadzenia ich na rynek. Dlatego prawdopodobne jest, że ze względu na narastające zjawisko oporności pasożytów większość obecnie stosowanych leków przeciwrobaczych straci swoją skuteczność w przeciągu następnych dwóch dekad”.
Zatem przemysł farmaceutyczny intensyfikuje poszukiwania alternatywnych metod terapeutycznych. Badacze koncentrują swoje działania na związkach, które łączą wysoką skuteczność z niską toksycznością dla organizmu żywiciela.
90% składników antybiotyków w Europie pochodzi z JEDNEGO kraju: Chin. UE uruchamia plan ratunkowy
Globalny problem lekooporności pasożytów – dane międzynarodowe
Zjawisko lekooporności pasożytów to problem globalny, co potwierdzają liczne badania prowadzone w obu Amerykach. Naukowcy monitorujący tamtejsze pastwiska zaobserwowali przerażającą tendencję: nicienie atakujące bydło wykazują całkowitą odporność na iwermektynę w ponad 80% badanych gospodarstw. Oznacza to, że jeden z najpopularniejszych leków przeciwpasożytniczych na świecie staje się w tym regionie bezużyteczny. Ponieważ Brazylia stanowi jednego z największych eksporterów wołowiny, spadek wydajności tamtejszych stad uderza bezpośrednio w globalne łańcuchy dostaw żywności.
Podobne, alarmujące dane napływają z Australii. Tamtejsi farmerzy masowo tracą całe stada, ponieważ dotychczasowe odrobaczycze przestały eliminować pasożyty z układów pokarmowych zwierząt. Mechanizm oporności wielolekowej (MDR) sprawia, że nicienie przeżywają kontakt z kilkoma różnymi klasami związków chemicznych jednocześnie. W konsekwencji koszty produkcji zwierzęcej gwałtownie rosną, a efektywność tradycyjnych metod profilaktyki spada do zera.
Jednakże najbardziej tragiczne skutki lekooporności obserwujemy w medycynie ludzkiej, szczególnie w regionach Afryki Subsaharyjskiej oraz Azji Południowo-Wschodniej. Międzynarodowe konsorcja medyczne alarmują, że brak nowych cząsteczek bójczych doprowadzi do gwałtownego wzrostu śmiertelności wśród dzieci. Nicienie, takie jak tęgoryjec oraz glista ludzka, wywołują u najmłodszych pacjentów skrajne niedożywienie, opóźnienia w rozwoju oraz niebezpieczne powikłania narządowe. Ponieważ pasożyty te uodporniły się na benzimidazole, masowe programy odrobaczania (MDA) prowadzone przez organizacje charytatywne tracą swoją skuteczność.
Polscy naukowcy odkryli robaki z dwiema głowami. To troszkę niepokojące
Grzyby Cerrena unicolor jako źródło substancji przeciwnicieniowych
Świat przyrody dostarcza naukowcom bogatych zasobów substancji biologicznie czynnych. Organizmy te wytwarzają specyficzne związki oraz enzymy, które wywołują strukturalną destabilizację naskórka pasożytów. Ten fizyczny proces niszczenia bariery ochronnej nicieni prowadzi do ich nieuchronnej śmierci. Zespoły naukowców z UMCS pod kierownictwem prof. Jerzego Rogalskiego oraz z Uniwersytetu Medycznego w Lublinie pod wodzą prof. Anny Boguckiej-Kockiej przeprowadziły badania nad grzybem rozkładającym drewno – Cerrena unicolor.
Badacze wyizolowali z kultur tego gatunku niskocząsteczkowe metabolity wtórne (LMS), które wykazują aktywność biologiczną. Prof. Magdalena Jaszek z UMCS wyjaśnia potencjał tych organizmów:
„Jednym z interesujących źródeł substancji tego typu są grzyby, organizmy bardzo bogate w substancje biologicznie czynne, również o właściwościach przeciwpasożytniczych. Wśród grzybów występują naturalnie takie gatunki, które wytwarzają związki aktywne, w tym enzymy powodujące strukturalną destabilizację naskórka np. nicieni, co prowadzi do ich śmierci”.
Naukowcy przetestowali otrzymane preparaty LMS na modelowych kulturach nicieni z rodzaju Rhabditis. Wyniki tych eksperymentów potwierdzyli, że biopreparaty grzybowe wykazują wyższą skuteczność niż dotychczasowe leki referencyjne. Kontakt z substancjami wydzielanymi przez C. unicolor wywołuje zmianę behawioru badanych organizmów. Pod mikroskopem naukowcy obserwują osobniki o charakterystycznym, wyprostowanym kształcie ciała, co potwierdza ich zgon. Ponieważ nicienie z tego rodzaju mogą infekować ludzkie drogi moczowe oraz przewód słuchowy, wyniki te posiadają wartość dla medycyny człowieka.
Naukowcy odkrywają nieznane dotąd umiejętności bakteriofagów
Innowacyjne metody zwalczania pasożytów na rynkach światowych
Prace nad wykorzystaniem grzybów w parazytologii trwają również w innych ośrodkach naukowych. Naukowcy z Chin badają gatunek Pochonia chlamydosporia, który w naturalny sposób ogranicza liczebność pasożytów roślinnych w glebie. Z kolei badacze z Meksyku wykorzystują grzyby nematofagiczne do ochrony stad kóz przed zakażeniami żołądkowo-jelitowymi. Polska metoda z użyciem Cerrena unicolor wyróżnia się jednak zastosowaniem specyficznych frakcji niskocząsteczkowych, które działają szybciej niż całe organizmy grzybowe. Ponadto lubelski preparat charakteryzuje się stabilnością, co ułatwia jego przyszłe konfekcjonowanie w formie leku.
Komercjalizacja i synteza nowych biopreparatów przeciwpasożytniczych
Wysoka innowacyjność uzyskanych wyników skłoniła lubelskie uczelnie do objęcia tych odkryć ochroną patentową. Naukowcy udowodnili bowiem, że frakcje LMS stanowią punkt wyjścia do stworzenia nowej klasy leków. Jednakże proces wprowadzania tych substancji na rynek wymaga przeprowadzenia charakterystyki chemicznej oraz biologicznej każdego z obecnych w nich związków. Zrozumienie mechanizmów działania pozwoli na bezpieczne zastosowanie tych preparatów w medycynie oraz hodowli zwierząt.
„W przypadku frakcji LMS otrzymywanych z grzyba C. unicolor konieczne jest poznanie szczegółowych mechanizmów ich działania przeciwpasożytniczego, a także selekcji i charakterystyki najbardziej aktywnych substancji. W wyniku tych działań i badań w warunkach in vivo będzie można zaoferować nowe produkty pochodzenia naturalnego, bezpieczne zarówno dla żywiciela, jak i środowiska naturalnego, będące podstawą do komercyjnej syntezy nowych biopreparatów przeciwpasożytniczych”. – mówi prof. Jaszek.
Realizacja tych celów badawczych umożliwi syntezę nowoczesnych biopreparatów, które zastąpią mniej skuteczne środki chemiczne. Produkty pochodzenia naturalnego gwarantują wyższy poziom bezpieczeństwa dla żywiciela i nie powodują niszczenia ekosystemu.
Kobiety w kokpicie: badanie z Uniwersytetu Waterloo pokazuje, że pod presją radzą sobie lepiej niż mężczyźni
Natura jako bezpieczne źródło nowoczesnych leków – podsumowanie
Badania nad właściwościami Cerrena unicolor potwierdzają, że grzyby wyższe skrywają potencjał zdolny rozwiązać globalne problemy biomedyczne. Praca zespołu dr hab. Magdaleny Jaszek, prof. UMCS stanowi fundament pod budowę nowej gałęzi biotechnologii. Dzięki tym odkryciom Polska zyskuje szansę na objęcie pozycji lidera w produkcji bezpiecznych leków przeciwpasożytniczych. Współpraca biochemików i biotechnologów z Lublina udowadnia, że naukowa analiza procesów zachodzących w przyrodzie pozwala na stworzenie technologii chroniących ludzkie życie. Osiągnięcia te wpisują się w światowy trend powrotu do naturalnych źródeł leków, co zwiastuje sukces komercyjny lubelskich projektów.
Dr hab. Magdalena Jaszek, prof. UMCS – pracownik Katedry Biochemii i Biotechnologii w Instytucie Nauk Biologicznych UMCS. Wśród jej zainteresowań badawczych znajduje się: badanie właściwości biomedycznych (przeciwdrobnoustrojowych, przeciwnowotworowych, immunostymulujących, przeciwpasożytniczych, pro- i antykoagulacyjnych) preparatów otrzymywanych z grzybów; badanie mechanizmów odpowiedzi grzybów na warunki stresowe, w tym stres oksydacyjny i termiczny oraz ich wykorzystanie jako narzędzi biotechnologicznych modulujących potencjał biodegradacyjny grzybów; badanie możliwości biodegradacji polimerów, w tym kompozytów, o właściwościach przeciwdrobnoustrojowych przez grzyby.
Źródło: UMCS
Czytaj więcej
