لماذا يبحث العلماء في المحيط عن عقاقير جديدة
بينما يواصل الباحثون الطبيون جهودهم لتحسين صحة الإنسان ، يوجه البعض انتباههم إلى المحيط لأنهم يعتقدون أن بحار الأرض قد تحتوي على كيمياء جديدة لمكافحة الأمراض.
تغطي المحيطات أكثر من ثلثي الأرض. كما يقول المثل ، نحن نعرف عن سطح القمر أكثر مما نعرفه عن قاع المحيط.
إن قدرة البحر على الانتقال من الغضب المظلم المتفجر إلى الهدوء الهادئ الصافي قد أرعبت البشرية وأذهلتهم منذ أن قمنا بزيارة الشاطئ لأول مرة.
نظرًا للطبيعة الشاسعة غير المستغلة لمحيطات الأرض ، فمن المنطقي أن تتعمق في أعماقها بحثًا عن علاجات جديدة ومبتكرة.
طورت الحيوانات والنباتات والميكروبات البحرية مجموعة فريدة من المواد الكيميائية للدفاع عن نفسها ومساعدة الاتصالات. يحرص العلماء على معرفة المزيد عن هذه المركبات الجديدة.
لماذا ننظر إلى البحر؟
هناك عدد من الأسباب التي تجعل الحياة في البحر قد طورت مجموعة متميزة من الجزيئات. على سبيل المثال ، تحتاج الحيوانات الراسية على الأرض والتي لا تحتوي على دروع ، مثل الإسفنج والشعاب المرجانية ، إلى إيجاد طرق أخرى للدفاع عن نفسها. في كثير من الحالات ، تكون المواد الكيميائية هي السلاح المفضل لديهم.
بالإضافة إلى ذلك ، تميل الكائنات البحرية إلى امتلاك أجهزة مناعية بدائية نسبيًا ، ويعيش بعضها في موائل مكتظة ، مثل الشعاب المرجانية ، حيث يكون الدفاع عن نفسها وظيفة بدوام كامل.
في الوقت نفسه ، تحتاج الكائنات الحية في المحيط إلى جذب بعض الكائنات الحية وصد أخرى. يحتاجون أيضًا إلى تنسيق التكاثر عن طريق مزامنة إطلاق البويضات والحيوانات المنوية في البيئة. كل هذه الأشياء تتطلب جزيئات بيولوجية نشطة.
تجلس الحيوانات والنباتات التي تعيش في المحيط وتسبح في حمام مليء بالبكتيريا والفطريات والكائنات الحية الأخرى بهدف تحويلها إلى وجبة أو منزل.
هذا التنوع في التهديدات أجبر التطور على شن معارك كيميائية معقدة بشكل متزايد. قد تكون بعض المركبات الناتجة مفيدة في حربنا ضد الأمراض.
"فكر في [...] أكل لحوم البشر في البحر ؛ كل الذين تتفترس كائناتهم على بعضهم البعض ، ويخوضون الحرب الأبدية منذ أن بدأ العالم ".
هيرمان ملفيل ، موبي ديك
البحار القديمة
افتتان الباحثين الطبيين بالبحر ليس بالأمر الجديد. يأتي أول دليل على استخدام البشر لأدوية من المحيط من الصين عام 2953 قبل الميلاد. في عهد الإمبراطور فو هسي ، كانت هناك ضريبة على الأرباح التي تأتي من الأدوية المشتقة من الأسماك.
قفزًا إلى الأمام بضعة آلاف من السنين حتى الخمسينيات من القرن الماضي ، عزل الكيميائي العضوي ويرنر بيرجمان عددًا من النيوكليوسيدات من نوع كاريبي من الإسفنج يسمى كريبتوتيثيا كريبتا.
ألهمت هذه المواد الكيميائية إنشاء جيل جديد من الأدوية ، حيث اشتق العلماء عقارين يسمى Ara-A و Ara-C من هذه النيوكليوسيدات. يستخدم الأطباء Ara-A لعلاج عدوى الهربس و Ara-C لعلاج ابيضاض الدم النخاعي الحاد وسرطان الغدد الليمفاوية اللاهودجكين.
على مدى السنوات الأخيرة ، شهد الحصول على الأدوية من المحيط عودة الاهتمام. أدناه ، نقدم بعض الأمثلة الحديثة.
سموم حلزون البحر
كونوس ماجوس هو حلزون بحري سام يتناقض حجمه الصغير وصدفته المزخرفة مع مجموعته القاتلة من السموم العصبية.
العلامة التجارية للأسلحة الكيميائية لهذه اللافقاريات هي السموم الخبيثة - وهي عائلة متنوعة للغاية من السموم ، على الرغم من أن الحلزون يستخدمها لقتل الأسماك ، إلا أنها أكثر من قادرة على قتل الإنسان.
هناك المئات من الأنواع الأخرى من الحلزون المخروطي ، بما في ذلك مخروط الجغرافيا. يشير الناس أحيانًا إلى هذا الرخوي على أنه حلزون السجائر لأنه بعد التسمم بالسم ، يكون لديك الوقت الكافي فقط لتدخين سيجارة قبل أن تموت.
Ziconotide هو نسخة اصطناعية من السموم التي تعمل كمسكن للآلام وهي أقوى 1000 مرة من المورفين. قد يستخدمه الناس لعلاج الألم المزمن الناتج عن حالات مثل السرطان ، والمرحلة الثالثة من فيروس نقص المناعة البشرية ، وبعض الاضطرابات العصبية.
الأهم من ذلك ، كما كتب أحد المؤلفين ، "لا تؤدي الإدارة المطولة للزيكونوتيد إلى تطوير الإدمان أو التسامح".
ومع ذلك ، نظرًا لأن ziconotide لا يعمل إلا إذا قام أخصائيو الرعاية الصحية بتسليمه مباشرة إلى السائل الشوكي (داخل القراب) ، فإنهم يستخدمونه فقط عندما تفشل العلاجات الأخرى أو لا تكون قابلة للتطبيق.
علاجات السرطان من تحت الأمواج
على الرغم من سنوات من البحث ، لا يزال السرطان يثبت أنه من الصعب كسره. على الرغم من تحسن العلاج بشكل كبير ، إلا أن العلماء حريصون على الحصول على مواد كيميائية نشطة بيولوجيًا جديدة قد تساعد في القتال. يغمس بعض الباحثين في مجال السرطان أصابع قدمهم في المحيط.
في الآونة الأخيرة ، قامت مجموعة من الباحثين بفحص الجزيئات التي استخلصوها من الجلكى - سمكة طفيلية عديمة الفك لها نسب قديمة. على وجه الخصوص ، كانوا مهتمين بما يسمى مستقبلات الخلايا الليمفاوية المتغيرة (VLRs).
تستهدف VLR المصفوفة خارج الخلية (ECM) ، وهي شبكة من الجزيئات تعمل بين الخلايا. يقوم جهاز ECM بأدوار متنوعة في الجسم. على سبيل المثال ، يوفر الدعم الهيكلي للأنسجة ، ويساعد الخلايا والأنسجة على الترابط معًا ، ويساعد في الاتصال من خلية إلى أخرى.
نظرًا لأن VLRs تستهدف ECM ، يعتقد الباحثون أنها يمكن أن تعمل كبغال دوائية يمكنها نقل المواد الكيميائية عبر الحاجز الدموي الدماغي الذي لا يمكن اختراقه بشكل طبيعي ومباشرة إلى الدماغ.
وهم يفترضون أنه إذا تمكنت VLRs من تجاوز الحاجز الدموي الدماغي - وهو عقبة أمام معظم الأدوية - فقد يكونون قادرين على علاج حالات معينة ، بما في ذلك سرطان الدماغ والسكتة الدماغية ، بشكل أكثر فعالية. أسفر عملهم التمهيدي في نموذج فأر عن نتائج مشجعة.
عجب الإسفنج
الإسفنج ذو أهمية خاصة للباحثين عن أدوية السرطان. في الواقع ، يشير مؤلفو المراجعة حول هذا الموضوع إليهم على أنهم "بيت مخدرات". يكتبون:
"في كل عام ، يتم عزل حوالي 5300 منتج طبيعي ومركبات جديدة من الإسفنج البحري. [...] أثبتت هذه المركبات أن لها نشاطًا مضادًا للبكتيريا ، ومضادًا للفيروسات ، ومضادًا للفطريات ، ومضادًا للملاريا ، ومضادًا للأورام ، ومثبطًا للمناعة ، ونشاطًا للقلب والأوعية الدموية. "
الاسفنجة هاليكوندريا أوكاداي هي المسؤولة عن إنتاج مادة كيميائية واحدة ملحوظة ، قام الباحثون بتكرارها وإعادة تسميتها باسم eribulin.
في دراسة أجريت عام 2010 على نساء مصابات بسرطان الثدي وانتشر ، أدى المركب إلى إطالة عمر المشاركات. في ذلك الوقت ، أشار المؤلف البروفيسور كريستوفر تويلفز إلى أنه ، من المأمول ، "قد تؤسس هذه النتائج الإريبولين كعلاج جديد وفعال للنساء المصابات بسرطان الثدي النقيلي في المرحلة المتأخرة."
البكتيريا البحرية
قام علماء آخرون بفحص مركب يسمى سيرينكوينون من Serinicoccus، وهو جنس نادر من البكتيريا البحرية. أظهر العلماء أن هذه المادة الكيميائية يمكن أن تدمر بشكل انتقائي خلايا سرطان الجلد في المختبر.
على الرغم من أن السرينكوينون لا يزال بعيدًا عن أن يكون جاهزًا للاستخدام في البشر ، إلا أن دراسة أجريت في فبراير 2019 تقربنا خطوة أخرى. حدد العلماء أقسام الجزيء التي تزودها بقدراتها في مكافحة السرطان.
على الرغم من أنه سيكون من الضروري إجراء المزيد من الهندسة الكيميائية والتجارب السريرية المكثفة ، إلا أن المؤلفين يعتقدون أنه "[س] بشكل عام ، تشير هذه الدراسات إلى أنه من الممكن تصميم مشتقات السيرنيكوينون الخاصة بسرطان الجلد بخصائص شبيهة بالعقاقير."
أحد الأدوية التي واجهت بالفعل تحديات التجارب السريرية وجعلها شائعة الاستخدام هو ترابيكتين ، المعروف باسم العلامة التجارية Yondelis. يستمد المصنعون هذا الدواء من مستخلص إكتيناسكيديا، والتي تسمى عادة بخ البحر ، وهي من اللافقاريات البحرية الشبيهة بالكيس.
حدد الباحثون لأول مرة الخصائص المضادة للسرطان لمستخلص بخاخ البحر في أواخر الستينيات ، وبعد إجراء تحقيق مكثف ، وجد الباحثون الآن طريقة لتصنيعه وإنتاجه بكميات أكبر.
كان Yondelis نتاجًا لهذا العمل ، وقد حصل الآن على الموافقة على علاج ساركوما الأنسجة الرخوة في روسيا وأوروبا وكوريا الجنوبية. يقوم العلماء أيضًا بتجربته لاستخدامه ضد أنواع السرطان الأخرى ، بما في ذلك سرطان البروستاتا والثدي.
مقاومة المضادات الحيوية
نادرًا ما يترك خطر مقاومة المضادات الحيوية في طليعة أذهان الباحثين الطبيين. أصبح عدد متزايد من مسببات الأمراض منيعة أمام المضادات الحيوية الحديثة. هذا النقص في القابلية للإصابة يجعلهم أكثر صعوبة في العلاج ، وبالتالي ، أكثر خطورة بشكل ملحوظ.
وفقًا لمراكز السيطرة على الأمراض والوقاية منها (CDC) ، تعد مقاومة المضادات الحيوية "واحدة من أكبر تحديات الصحة العامة في عصرنا".
البحث جار عن مركبات جديدة يمكنها سد الفجوات المتزايدة التي تركتها المضادات الحيوية غير الفعالة.
تحول بعض الأشخاص في هذه المهمة إلى البحر ، وركزت مجموعة واحدة على الوحل السمكي - الطلاء الغروبي الذي يغطي بعض الأنواع.
يعمل هذا الوحل بجد لتدمير مسببات الأمراض في البيئة البحرية ، لذلك يتساءل بعض العلماء عما إذا كان يمكن أن يساعد في مكافحة مسببات الأمراض الأرضية أيضًا.
تمكن باحثون من جامعة ولاية كاليفورنيا في فوليرتون وجامعة ولاية أوريغون في كورفاليس من عزل 47 سلالة مميزة من البكتيريا من المخاط. لقد زرعوا هذه البكتيريا وحولوها إلى مستخلص كيميائي.
بعد ذلك ، اختبروا هذا المستخلص ضد مسببات الأمراض الأخرى ووجدوا أن خمسة من السلالات البكتيرية كانت فعالة للغاية ضد مقاومة الميثيسيلين. المكورات العنقودية الذهبية (MRSA) ، بينما كانت ثلاثة منها فعالة ضد المبيضات البيض.
قدموا نتائجهم الأولية في الاجتماع والمعرض الوطني للجمعية الكيميائية الأمريكية لربيع 2019.
دراسة أخرى ظهرت في الحدود في علم الأحياء الدقيقة ، فحص لاميناريا أوكروليوكا، أحد أنواع الأعشاب البحرية التي تصادف أنها مصدر غني للبكتيريا الشعاعية.
تعتبر البكتيريا الشعاعية مثيرة للاهتمام بشكل خاص للباحثين الطبيين. كما أوضح مؤلفو الدراسة ، "تشمل الأنشطة الحيوية التي تم الإبلاغ عنها من الجراثيم الشعاعية [المنتجات الطبيعية] الأنشطة المضادة للبكتيريا ، ومضادات الفطريات ، ومضادات الأورام ، ومضادات السرطان ، ومضادات الالتهابات ، والمضادة للفيروسات ، والسامة للخلايا ، والمناعة."
كانت بعض المستخلصات الشعاعية فعالة ضد C. البيض و بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية. ومن المثير للاهتمام ، وفقًا لكبار المؤلفين الدكتورة ماريا دي فاطمة كارفالو ، "أدت سبعة من المستخلصات إلى تثبيط نمو الثدي وخاصة سرطانات الخلايا العصبية ، بينما لم يكن لها أي تأثير على الخلايا غير السرطانية."
مقاومة مضادات الفطريات
إلى جانب قضية مقاومة المضادات الحيوية ، هناك مشكلة موازية تتمثل في مقاومة مضادات الفطريات: الأدوية التي تقتل الفطريات تفقد أسنانها أيضًا. يأمل البعض أن الإسفنج البحري قد يكون قادرًا على المساعدة.
على سبيل المثال ، أظهر البحث أن المستخلصات الكيميائية من جاسبيس أنواع الإسفنج كانت فعالة ضد C. البيض في نموذج الفأر.
وبالمثل ، وجدت دراسة أن eurysterols A و B ، وهما مادتان كيميائيتان من إسفنج من الجنس Euryspongia ، "أظهر نشاطًا مضادًا للفطريات ضد السلالات البرية المقاومة للأمفوتريسين ب [C. البيض]. " كما قاموا بقتل خلايا سرطان القولون البشرية في المختبر.
يكتشف العلماء حوالي 1000 مركب جديد في المحيطات كل عام. كما يوضح أحد المؤلفين ، "غالبًا ما تتميز بالحداثة الهيكلية والتعقيد والتنوع."
ومع ذلك ، لا يزال هناك عدد قليل جدًا من المركبات المشتقة البحرية التي تلعب دورًا في علاج المرض. لماذا لا نستخدم المزيد من هذه المواد الكيميائية الجديدة؟
الفجوة بين المواد الكيميائية والعيادة
أولاً ، كما هو الحال مع أي دواء تجريبي ، هناك قفزة كبيرة بين طبق الاستنبات في المختبر والمريض. في كائن حي ، لا تستجيب الأدوية دائمًا بالطريقة التي يتوقعها العلماء.
ثانيًا ، العديد من الأدوية لها آثار جانبية سامة تجعلها غير صالحة للاستعمال. لا تعتبر أي من هاتين المشكلتين طريقًا مسدودًا حيث يمكن لعلماء الصيدلة والكيميائيين تعديل الجزيئات أو تصميم مواد كيميائية مماثلة ، لكن هذا كله يستغرق وقتًا طويلاً.
هناك قضية كبيرة أخرى وهي إنتاج كميات كافية من المواد الكيميائية المشتقة من البحار. العديد من الأنواع إما لا تستطيع البقاء على قيد الحياة في الأسر أو تتطلب بيئات محددة للغاية وصعبة الصيانة. مرة أخرى ، هذا يعني أن العلماء بحاجة إلى إيجاد طرق لتكرار جزيئات الاهتمام ، وهو مسار طويل ومعقد.
عند الحديث عن هذه القضايا ، كتب مؤلفو المراجعة أن "قوة التخليق العضوي والكيمياء الطبية يجب أن تؤتي ثمارها". هذه حلقات فنية باهظة الثمن للقفز من خلالها.
في الختام ، على الرغم من أنه يبدو أن هناك قدرًا كبيرًا من الأمل في بحار الكوكب ، إلا أن العديد من السبل المحتملة طويلة ومتعرجة ، ولن تكون هناك مكاسب سريعة.
بينما يكدس البشر ضغوطًا متزايدة على النظم البيئية البحرية ، فإن المخاوف بشأن صحة محيطاتنا تصل إلى ذروتها. قد تكون الأدوية المحتملة في المستقبل تختفي قبل أن تتاح للعلماء فرصة حصادها.
