Naukowcy twierdzą, że prawdopodobieństwo znalezienia nowego aktywnego związku chemicznego w podwodnym świecie jest 500 razy większe niż na lądzie. - Większość, ale jeszcze nie wszystkie rośliny lądowe zostały zbadane, natomiast środowisko podwodne to świat dziewiczy i pole do popisu do odkryć nowych substancji - twierdzi prof. Andrzej Stańczak, kierownik Zakładu Farmacji Szpitalnej Wydziału Farmaceutycznego UM w Łodzi.

Nadoceaniczne ośrodki akademickie posiadają dziesiątki tysięcy próbek z głębin, z których sukcesywnie izolują zawarte w organizmach związki organiczne. Firmy biotechnologiczne analizują te związki (identyfikując "potencjalnych kandydatów" na nowoczesne leki), które są następnie licencjonowane przez koncerny farmaceutyczne w celach komercyjnych, jak swego czasu stało się z discodermolide (Novartis) czy bryostatinem 1 (BMS).

Bardzo obiecujące gąbki

Jak na razie znamy skład chemiczny zaledwie 1% zgromadzonych organizmów. Ale już to pokazuje potencjał tych substancji. Charakteryzują się działaniem antywirusowym, przeciwbakteryjnym i przeciwgrzybicznym, przeciwko nowotworom, chorobie Alzheimera, malarii, AIDS i wielu innym. Jednymi z najbardziej obiecujących organizmów są gąbki - prymitywne, beztkankowe zwierzęta wodne, najczęściej występujące w morzach.

Zindetyfikowano w nich rozmaite, biologicznie aktywne związki, m.in. wabiące ofiary; pamiętajmy wszak, że to stworzenia przytwierdzone do podłoża, dla których to jedyny sposób na złapanie pokarmu. Szereg z tych organizmów wytwarza również substancje o charakterze trucizn. Przykładem wykorzystania takich substancji może być ziconotide - pierwszy nowoczesny lek z głębin mórz, zarejestrowany pod marką Prialt, a powstały z wydzielonego związku z trucizny, jaką wydziela ślimak Conus Magnus.

Stosowany jest jako lek przeciwbólowy, o działaniu znacznie silniejszym od morfiny. Inne równie cenne źródła substancji to korale, ryby (w tym tasza, zwana zającem morskim), osłonice, mszywioły, glisty morskie, rekiny, rośliny (np. algi, trawy morskie), roślinopodobne eukariotyczne protisty, bakterie, grzyby, mięczaki, homary, także pewne gatunki skorupiaków, ktore zawierają związki mające działanie antywirusowe.

Rak w potrzasku

Od lat znana jest przeciwwirusowa widarabina, będąca modyfikowanym analogiem nukleozydowym powstałym z syntezy dwóch odkrytych związków w gąbce Tethya crypta występującej na Karaibach. Jednym z największych do tej pory odkryć w tej dziedzinie jest substancja discodermolide. Została po raz pierwszy wyizolowana w 1990 r. z gąbki z gatunku Discodermia dissoluta. Ten należący do poliketydów związek hamuje rozrost komórek rakowych.

Discodermolide stabilizuje mikrotubule, co powoduje zahamowanie podziału komórek rakowych i proces ich apoptozy, czyli śmierć. Dodatkowo stwierdzono, że substancja ma podobne działanie do paclitakselu, uzyskiwanego z drzewa cisu Taxus brevifolia. Obie substancje podane razem wykazują pewnego rodzaju synergizm, co daje jeszcze lepsze efekty terapeutyczne. Kombinacja obu leków powoduje zahamowanie rozprzestrzeniania się komórek raka płuc o 41%.

Kiedy działają osobno, skuteczność wynosi jedynie 9,6% (discodermolide) i 16% (paclitaxel). Naukowcy podejrzewają, że oba związki działają na inne obszary mikrotubuli. W dodatku w przeciwieństwie do hydrofobowego charakteru paclitaxelu, discodermolide jest rozpuszczalny w wodzie i łatwiejszy do podania pacjentom w formie iniekcji.

Przegląd szans

Inne przykłady potencjalnych leków to:

• Salinosporamid A - substancja wytwarzana przez Salinosporę, bakterię należącą do promieniowców (actinomycetaceae). Choć niektóre lądowe promieniowce są chorobotwórcze (wywołują tzw. promienicę), inne wytwarzają tak ważne antybiotyki, jak streptomycyna, aktynomycyna czy wankomycyna. Substancja ta silnie hamuje rozwój ludzkich tkanek nowotworowych, np. raka jelita grubego, płuca i sutka.
• _KRN7000b - substancja z gąbki Agelas mauritianus, odkrytej w pobliżu Okinawy, ma właściwości przeciwnowotworowe.
• _Manoalide - związek o działaniu antyzapalnym o potencjalnym zastosowaniu w łuszczycy produkuje gąbka Luffariella variabilis, występująca w rejonie Wielkiej Rafy Koralowej.
• IPL 576, 092c - contignasterol izolowany z gąbki Petrosia contignata, odkrytej u wybrzeży Papui Nowej Gwinei, ma działanie antyzapalne.
• _Methopterosind uzyskamy z miękkiego korala Pseudopterogorgia elisabethae, wykazuje działanie przeciwzapalne.
• E7389 - syntetyczny analog halichondrinu B, oryginalnie izolowany z gąbki morskiej Lissodendoryx sp., który posiada działanie przeciwnowotworowe, może stanowić potencjalny lek w terapii leczenia raka piersi.
• _Topsentin - substancja z gąbki Spongosorites ruetzleri, wykazująca właściwości przeciwzapalne, prawdopodobnie skuteczna również w leczeniu artretyzmu i podrażnień skóry, raka jelita grubego i w chorobie Alzheimera.
• _Plakinistrella - gąbka znaleziona na Seszelach na Oceanie Indyjskim, jeden ze zidentyfikowanych związków wydzielanych przez gąbki w celach ochronnych ma właściwości antyzapalne i przeciwgrzybicze, skutecznie działając na dwa ludzkie patogeny: Candida albicans (m.in. przyczynę łuszczycy) oraz Aspergillus fumigatus, wywołującą infekcje płucne u pacjentów z osłabionym systemem odpornościowym.
• _Phloeodictines - alkaloidy występujące w gąbce Oceanapia fistulosa, znalezionej u wybrzeży Nowej Kaledonii, są substancjami o właściwościach antymalarycznych.

Mimo trudności...

Bogactwo podwodnych organizmów w aktywne związki jest obiecujące, ale ich pozyskanie napotyka na wiele utrudnień. Po pierwsze, problemem jest pozyskanie organizmu ze względu na ograniczone możliwości techniczne nurkowania. Najwięcej organizmów pobrano dotychczas z obszaru między płytką rafą koralową a tzw. sferą Twiling zone (50-150 metrów), charakteryzującą się zredukowanym światłem i fotosyntezą.

Wiemy, że najbliżej powierzchni występuje bogactwo koralowców. Jednak wraz z głębokością spada ich różnorodność, wzrasta zaś ilość, jakość i wielkość gatunków gąbek i tzw. korali miękkich z uwagi na obfitość planktonu. Im bliżej dna mórz i oceanów, tym ekosystem jest bogatszym źródłem biotechnologicznych produktów. Niestety, wiele z produkowanych przez organizmy substancji okazuje się zbyt szkodliwymi i toksycznymi lub mają ograniczoną aktywność.

Poza tym, jedną z metod produkcji leków jest mnożenie i hodowanie tkanek oraz komórek roślin czy zwierząt metodą in vitro. Jednak wraz z produkcją metabolitów, np. z gąbek, powstaje problem - kultywacja komórek gąbek in vitro w bioreaktorach była brana pod uwagę jako obiecująca technologia, ale jak dotąd bez znaczących efektów. - Przyczyną niepowodzeń mogą być także trudności z zapewnieniem takich parametrów, jakie występują w ekosystemie: zmienności zasolenia, stopnia naświetlenia czy obecności innych organizmów, z którymi gąbki współżyją w symbiozie - zauważa prof. Andrzej Stańczak.

... poszukiwania trwają

Jednak mimo tych i innych problemów, wraz z ograniczonymi możliwościami zdobycia związków z roślin lądowych i tworzenia syntezy chemicznej w laboratoriach, nie należy się spodziewać, że poszukiwania ustaną. Komercyjnym wykorzystaniem pochodzących z dna morza substancji leczniczych zajmą się firmy biotechnologiczne, które wraz z kolejnymi odkryciami będą się mnożyć, stanowiąc łakomy kąsek dla dużych koncernów i odmienią dynamikę przemysłu farmaceutycznego.

- Jednak musimy również zdawać sobie sprawę, że wzrastające zanieczyszczenie akwenów morskich może powodować wyginięcie wielu gatunków, stąd właściwości wielu substancji być może już nie poznamy - przypomina profesor Stańczak. - I właśnie dlatego powinniśmy przyspieszyć tego rodzaju badania, aby w tym wyścigu zająć jak najwyższe miejsce.

Luiza Jakubiak

Rynek Zdrowia, nr 1/30 (styczeń 2008)