Nowa rodzina związków obiecująca w leczeniu robaków pasożytniczych

Międzynarodowy zespół badaczy pod przewodnictwem University of Toronto odkrył rodzinę naturalnych związków, które mogą potencjalnie stworzyć nowe i skuteczniejsze metody leczenia robaków pasożytniczych. Związki te blokują unikalny proces metaboliczny, którego robaki używają do przetrwania w ludzkim jelicie.

Glebowe robaki pasożytnicze sieją spustoszenie w rozwijających się krajach w tropikach. Zakażenie tymi pasożytami powoduje złe samopoczucie, osłabienie, niedożywienie i inne wyniszczające objawy, a także może powodować wady wrodzone u dzieci i upośledzać ich wzrost.

Glebowe robaki pasożytnicze zarażają ponad miliard ludzi na całym świecie, głównie w biednych społecznościach w krajach rozwijających się, w których brakuje kompleksowych systemów opieki zdrowotnej i sanitarnej. Pasożyty stają się mniej podatne na nieliczne dostępne leki przeciwrobacze, dlatego pilnie potrzebne jest znalezienie nowych związków.

Taylor Davie, pierwsza autorka badania i studentka studiów podyplomowych w Centrum Badań Komórkowych i Biomolekularnych Donnelly na Uniwersytecie w Toronto

Badanie opublikowano dzisiaj w czasopiśmie Nature Communications.

Wiele gatunków pasożytniczych robaków spędza większość swojego cyklu życiowego w ludzkim żywicielu. Aby przystosować się do środowiska jelitowego, zwłaszcza do braku tlenu, pasożyt przełącza się na rodzaj metabolizmu, który zależy od cząsteczki zwanej rodochinonem (RQ).

Pasożyt może przetrwać w organizmie człowieka przez wiele miesięcy, wykorzystując metabolizm zależny od RQ.

Zespół badawczy postanowił skupić się na adaptacyjnym procesie metabolicznym pasożytniczego robaka, ponieważ RQ występuje tylko w układzie pasożyta; ludzie nie produkują ani nie wykorzystują RQ. Dlatego związki, które mogą regulować produkcję lub aktywność tej cząsteczki, selektywnie zabijałyby pasożyta, nie szkodząc ludzkiemu gospodarzowi.

Naukowcy przebadali naturalne związki wyizolowane z roślin, grzybów i bakterii na organizmie modelowym C. elegans. Chociaż nie jest pasożytem, ten robak również jest zależny od RQ w metabolizmie, gdy nie ma tlenu.

„Po raz pierwszy udało nam się znaleźć leki, które konkretnie oddziałują na nietypowy metabolizm tych pasożytów” – powiedział Andrew Fraser, główny badacz i profesor genetyki molekularnej w Donnelly Center i Temerty School of Medicine.

„Ten screening stał się możliwy dzięki niedawnym postępom naszej grupy i innych w wykorzystywaniu C. elegans do badania metabolizmu zależnego od RQ, a także dzięki naszej współpracy z RIKEN, jedną z największych japońskich agencji badawczych. Przeszukaliśmy ich niezwykłą kolekcję 25 000 naturalnych związków, co doprowadziło do odkrycia rodziny związków benzimidazolowych, które zabijają robaki zależne od tego typu metabolizmu”.

Naukowcy proponują schemat wielokrotnych dawek nowo odkrytej rodziny związków w celu leczenia robaków pasożytniczych. Podczas gdy leczenie pojedynczą dawką jest wygodniejsze w przypadku programów masowego leczenia farmakologicznego, dłuższy program leczenia byłby skuteczniejszy w zabijaniu pasożytów.

„Jesteśmy bardzo zadowoleni z wyników badania, w którym wykorzystaliśmy naszą bibliotekę” – powiedział Hiroyuki Osada, profesor farmacji na Uniwersytecie Shizuoka i dyrektor grupy biologii chemicznej w Centrum Zrównoważonych Zasobów RIKEN.

„Badanie pokazuje siłę podejścia przesiewowego, które pozwala badaczom w tym przypadku przesiewać bardzo duże liczby cząsteczek w skoncentrowanym zbiorze produktów naturalnych. Przesiewania są bardzo wydajne, co jest kluczowe dla rozwiązania pilnych pytań badawczych o globalnym znaczeniu, takich jak to”.

Kolejne kroki zespołu badawczego obejmują udoskonalenie nowej klasy inhibitorów poprzez dodatkowe testy in vivo na robakach pasożytniczych, które zostaną przeprowadzone w laboratorium Kaisera na Uniwersytecie w Bazylei w Szwajcarii. Będą one również obejmować dalsze poszukiwania związków hamujących RQ.

„To badanie to dopiero początek” – powiedział Fraser. „Odkryliśmy kilka innych bardzo silnych związków, które wpływają na ten metabolizm, w tym po raz pierwszy związek, który blokuje zdolność robaków do produkcji RQ. Mamy nadzieję, że nasze badania pomogą opracować leki do leczenia głównych patogenów na całym świecie”.

Badania te były wspierane przez Instytuty Zdrowia Kanady i Europejską Organizację Biologii Molekularnej.