Υποβρύχιο φαρμακείο:Γνωρίστε τους επιστήμονες που κάνουν επιδρομές στο ιατρείο του ωκεανού

Η λάσπη και τα σφουγγάρια πιθανότατα δεν εμφανίζονται ιδιαίτερα στις λίστες των περισσότερων καταδυτών. Όμως, ο επιστήμονας και εξερευνητής, καθηγητής Μπράιαν Μέρφι, που εδρεύει στο Πανεπιστήμιο του Ιλινόις στο Σικάγο, έχει στραμμένο το βλέμμα του στα ιζήματα που κρύβονται στον πυθμένα των λιμνών και στα σκοτεινά ζώα που προσκολλώνται σε βυθισμένα ναυάγια. Και για καλό λόγο. Όταν έφερε πίσω μια σταγόνα λάσπης από τη λίμνη Μίσιγκαν, βρήκε ότι περιείχε βακτήρια που δημιουργούν δύο άγνωστα μέχρι τότε μόρια.

Εργαστηριακές δοκιμές έδειξαν ότι αυτή η κατηγορία ενώσεων είναι θανατηφόρα για το βακτήριο που προκαλεί τη φυματίωση, μια ασθένεια με την οποία παλεύουν τα υπάρχοντα φάρμακα. «Για εκατομμύρια χρόνια τα βακτήρια πολεμούν το ένα το άλλο», λέει ο Murphy. "Απλώς εκμεταλλευόμαστε αυτή τη δύναμη."

Σε όλο τον κόσμο, τα υπερβακτηρίδια αυξάνονται. Τα τελευταία χρόνια έχουν υπάρξει αρκετοί ασθενείς που έχουν στελέχη E. coli που είναι ανθεκτικά σε πολλά αντιβιοτικά, συμπεριλαμβανομένων των φαρμάκων που οι γιατροί χρησιμοποιούν μόνο ως έσχατη λύση. Είναι μια ανησυχητική τάση κατά την οποία τα βακτήρια κερδίζουν το πάνω χέρι στη μάχη τους ενάντια στα αντιβιοτικά που χρησιμοποιούμε για να τα σκοτώσουν, επιταχυνόμενα από την υπερβολική χρήση αυτών των φαρμάκων στον κόσμο.

«Ο τρόπος για την καταπολέμηση της αντοχής στα φάρμακα είναι να βρεις νέα χημεία», λέει ο Murphy. Είναι ένας από τους πολλούς σύγχρονους αναζητητές που αναζητούν αυτή τη νέα χημεία υποβρύχια.

Φάρμακα από τα βαθιά

Από τις παγωμένες πολικές θάλασσες έως τους καυστικούς υδροθερμικούς αεραγωγούς και από τους κοραλλιογενείς υφάλους έως τις λίμνες της ενδοχώρας, τα αχανή, υδάτινα βασίλεια που καλύπτουν τα επτά δέκατα του πλανήτη μας φιλοξενούν μια τεράστια ποικιλομορφία ζωής. Περιλαμβάνουν πολλά ζώα που εξέλιξαν περίπλοκες χημικές άμυνες, μαζί με πληθώρα μικροβίων. Θεωρείται ότι περίπου το 90 τοις εκατό της ωκεάνιας ζωής είναι μικροσκοπική. Από αυτά τα πλάσματα, οι ερευνητές ανακαλύπτουν μόρια που θα μπορούσαν να αποτελέσουν τη βάση για νέα φάρμακα.

Η αξιοποίηση του φυσικού κόσμου για φαρμακευτικά προϊόντα δεν είναι κάτι καινούργιο – ρίξτε μια ασπιρίνη και ο πονοκέφαλος σας θα καταπραΰνει από μια ουσία που ανακαλύφθηκε στο φλοιό ιτιάς. Με την αυξανόμενη παλίρροια της αντοχής στα φάρμακα, η ελπίδα είναι ότι η φύση έχει πολλά περισσότερα στο ντουλάπι φαρμάκων της για να τα βυθίσουμε. Το κόλπο είναι να ψάξετε όλες αυτές τις ισχυρές χημικές ουσίες για να βρείτε αυτές που θα μπορούσαν να καταπολεμήσουν τις ασθένειες.

«Δεν είναι μυστικό ότι υπάρχει ένα απίστευτα υψηλό ποσοστό αποτυχίας στην ανάπτυξη φαρμάκων», λέει ο Murphy. «Είναι πραγματικά δύσκολο να βρεις ένα σύνολο μορίων που μπορούν να στοχεύσουν μια συγκεκριμένη ασθένεια και να το κάνουν μέσα στο απίστευτα πολύπλοκο περιβάλλον του ανθρώπινου σώματος.»

Για να βοηθήσει με αυτό, ο Murphy εργάζεται για να βελτιώσει τη διαδικασία συλλογής δειγμάτων, καθώς είναι ένα από τα λίγα βήματα στην ανάπτυξη φαρμάκων που δεν έχει δει μεγάλη επανάσταση τις τελευταίες δεκαετίες. Σύμφωνα με τον Murphy, η αναζήτηση μορίων σε πρωτότυπα μέρη είναι ένα σημαντικό μέρος της ανάπτυξης φαρμάκων, έτσι αποφάσισε να χρησιμοποιήσει μια νέα πηγή συνολικά:το ευρύ κοινό.

Η συνομιλία με δύτες αναψυχής έδωσε στον Μέρφι την ιδέα να ψάξει σε ναυάγια για σφουγγάρια. Αυτά τα ανυπόφορα ζώα περνούν το μεγαλύτερο μέρος της ζωής τους κολλημένα στη θέση τους, κοσκινίζοντας το νερό για τροφή και δεχόμενοι ορδές βακτηρίων. «Τα βακτήρια μπορούν να αποτελούν έως και το 30 ή 40 τοις εκατό της βιομάζας των σφουγγαριών», εξηγεί ο Murphy.

Τα σφουγγάρια του γλυκού νερού είναι ένα κοινό θέαμα στις Μεγάλες Λίμνες των ΗΠΑ, αλλά σχεδόν τίποτα δεν είναι γνωστό γι 'αυτούς. Αντί να βγει ο ίδιος έξω και να μαζέψει σφουγγάρια - μια χρονοβόρα και δαπανηρή επιχείρηση - ο Μέρφι οδήγησε πιλοτικά ένα πρόγραμμα επιστήμης των πολιτών που ζητούσε από δύτες να συλλέξουν μικροσκοπικά δείγματα για αυτόν ενώ ήταν έξω και τριγύρω. Έστειλε κιτ συλλογής και έλαβε μεγάλη ανταπόκριση, λαμβάνοντας περισσότερα από 40 σφουγγάρια στο ταχυδρομείο.

Το 2016 ξεκίνησε το έργο στις Μεγάλες Λίμνες και ελπίζει να δοκιμάσει όσο το δυνατόν περισσότερες τοποθεσίες. Τελικά, ο Murphy θέλει να χαρτογραφήσει την κατανομή των σφουγγαριών και των βακτηρίων στις λίμνες, έτσι ώστε οι μελλοντικές προσπάθειες να είναι πιο αποτελεσματικές και να μηδενιστούν σε καρποφόρα σημεία, τόσο στις Μεγάλες Λίμνες όσο και πέρα ​​από αυτήν.

Διαβάστε περισσότερα για τον ωκεανό:

• Είναι αλήθεια ότι ο Ειρηνικός και ο Ατλαντικός Ωκεανός δεν αναμειγνύονται;
• The blobfish:Ένας φουσκωμένος οδηγός για το πιο άσχημο ζώο του κόσμου (και πώς μοιάζουν πραγματικά)
• 12 από τα πιο παράξενα πλάσματα των βαθέων υδάτων που παραμονεύουν στα βάθη των ωκεανών

Αυτά τα πλάσματα περιέχουν χημικές ουσίες που θα μπορούσαν να νικήσουν τον καρκίνο, το MRSA και άλλα

• Πέταλο καβούρια: Το αίμα αυτών των αρθρόποδων είναι γεμάτο με κύτταρα αμοιβάδων που αντιδρούν σε μικροσκοπικά ίχνη βακτηρίων. Το αίμα τους έχει χρησιμοποιηθεί τα τελευταία 50 χρόνια για τον έλεγχο του εξοπλισμού και των εμβολίων για μόλυνση.
• Σαλιγκάρια κώνου: Τα τσιμπήματα αυτών των μαλακίων περιέχουν κωνοτοξίνες. Υπάρχει ήδη ένα παυσίπονο με βάση την κωνοτοξίνη που είναι πιο ισχυρό από τη μορφίνη. Υπάρχουν επίσης θεραπείες για τον καρκίνο και τον διαβήτη στον ορίζοντα.
• Αστερίας αστερίας: Το σώμα αυτού του αστερία καλύπτεται από λάσπη που αποτελείται από 14 τοις εκατό υδατάνθρακες και 86 τοις εκατό πρωτεΐνη. Η ουσία ερευνάται ως θεραπεία για την αρθρίτιδα και το άσθμα.
• Pufferfish: Αυτά τα ψάρια περιέχουν τετροδοτοξίνη (ή TTX). Αυτό είναι που κάνει το fugu (μια λιχουδιά που φτιάχνεται από pufferfish) ένα επικίνδυνο δείπνο. Το TTX αναπτύσσεται ως θεραπεία για τον πόνο που υφίσταται κατά τη διάρκεια της χημειοθεραπείας.
• Micrococcus luteus : Αυτό το βακτήριο παράγει μια χρωστική ουσία που ονομάζεται σαρκιναξανθίνη που μπορεί να εμποδίσει την υπεριώδη ακτινοβολία μεγάλου μήκους κύματος. Αυτό θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για την ανάπτυξη πιο αποτελεσματικών αντηλιακών.
• Dendrilla membranosa : Αυτό το θαλάσσιο σφουγγάρι περιέχει ένα μόριο που ονομάζεται δαρβινολίδη. Αυτή η ουσία έχει βρεθεί ότι είναι αποτελεσματική έναντι του ανθεκτικού στα φάρμακα υπερμικροβίου MRSA, το οποίο μπορεί συχνά να προκαλέσει προβλήματα στα νοσοκομεία.
• Elysia rufescens : Αυτό το είδος θαλάσσιου γυμνοσάλιαγκου έχει ευρεία εξάπλωση. Περιέχει μια ουσία που ονομάζεται kahalalide F, η οποία βρίσκεται υπό διερεύνηση ως πιθανός παράγοντας καταπολέμησης του όγκου.

Οι επιστήμονες αναζητούν τα βαθύτερα μέρη του ωκεανού

Όταν οι βιοανασκοπητές στράφηκαν για πρώτη φορά στους ωκεανούς τη δεκαετία του 1950, οι αρχικοί τους στόχοι ήταν οι κοραλλιογενείς ύφαλοι. Αυτά τα πολυσύχναστα οικοσυστήματα, γεμάτα είδη, είναι ένα λογικό μέρος για να κοιτάξετε και έχουν δώσει πολλά φυσικά προϊόντα, συμπεριλαμβανομένων ορισμένων που έφτασαν στο τέλος του αγωγού ανάπτυξης φαρμάκων.

Από νωρίς ήταν ο παράγοντας χημειοθεραπείας cytarabine, ο οποίος εγκρίθηκε στις ΗΠΑ το 1969 και βρέθηκε αρχικά σε ένα σφουγγάρι σε έναν ύφαλο Florida Keys. Ένας άλλος παράγοντας για την καταπολέμηση του καρκίνου που ονομάζεται τραμπεκτεδίνη, που προέρχεται από θαλάσσιο σκεύος της Καραϊβικής, χρησιμοποιείται στην Ευρώπη από το 2007 και στις ΗΠΑ από το 2015.

• Ακούστε το Instant Genius Podcast στα κοράλλια, με τον Dr Jamie Craggs

Αλλού, άλλοι ερευνητές κυνηγούν για νέα χημεία ακόμα πιο κάτω από τα κύματα. Μια διεθνής ομάδα με την ονομασία PharmaSea, με επικεφαλής τον καθηγητή Marcel Jaspars, αναζητά νέα αντιβιοτικά στα βαθιά θαλάσσια βάθη, συμπεριλαμβανομένων των χαρακωμάτων – των βαθύτερων τμημάτων των ωκεανών. Ο Jaspars τα περιγράφει ως «αρνητικά νησιά» που κολλάνε στον βυθό της θάλασσας, αντί να δείχνουν προς τα πάνω. «Είναι πιθανό να έχουν υπάρξει εκατομμύρια χρόνια ξεχωριστής εξέλιξης σε κάθε τάφρο», λέει.

Ο Τζάσπαρς και οι συνεργάτες του στέλνουν μη επανδρωμένους ανιχνευτές μίλια κάτω στα βάθη για να φέρουν πίσω λάσπη γεμάτη με μοναδικά βακτήρια. Οι τεχνικές για τη διατήρηση αυτών των ακραίων πλασμάτων στη ζωή στο εργαστήριο έχουν προχωρήσει τα τελευταία χρόνια, επομένως μπορούν να πραγματοποιηθούν πειράματα. Σύμφωνα με τον Jaspars, έχουν κάνει περίπου 100.000 δοκιμές, με στόχους που περιλαμβάνουν τα λεγόμενα παθογόνα ESKAPE. Αυτή η ομάδα των έξι βακτηριακών στελεχών εμφανίζει αυξανόμενη αντοχή σε πολλά υπάρχοντα αντιβιοτικά.

Τελικά, η ομάδα της PharmaSea στοχεύει να περιορίσει δύο ενώσεις που μπορούν να παραχθούν σε μεγαλύτερη κλίμακα και να προωθηθούν για προκλινικές δοκιμές. Μέχρι στιγμής, τα πιο πολλά υποσχόμενα ευρήματά τους είναι ενώσεις που θα μπορούσαν να είναι αποτελεσματικές κατά των ασθενειών του νευρικού συστήματος, ιδιαίτερα της επιληψίας και της νόσου του Αλτσχάιμερ.

Ποιος θα ωφεληθεί;

Αλλά σε ποιον ανήκουν αυτές οι ανακαλύψεις από τα βαθιά; Η λέξη «bioprospecting» έχει συνήθως αρνητική χροιά. Στη χειρότερη περίπτωση, φέρνει στο νου ιθαγενείς που δίνουν τις γνώσεις τους για τα παραδοσιακά φάρμακα και λαμβάνουν μικρή αποζημίωση.

Ευτυχώς, τα πράγματα έχουν προχωρήσει τα τελευταία χρόνια και τα πρωτόκολλα για την κοινή χρήση οφελών είναι πλέον συνηθισμένα. Προτού συλλέξουν οτιδήποτε, οι ερευνητές θα συνάψουν γενικά γραπτές συμφωνίες με τη χώρα προέλευσης. Το 2010, το διεθνές πρωτόκολλο της Ναγκόγια τέθηκε σε ισχύ, καθιστώντας τέτοιες συμφωνίες νομική απαίτηση. Αλλά δεν είναι όλοι εγγεγραμμένοι στη Ναγκόγια – οι ΗΠΑ απουσιάζουν.

Οι «ανοιχτές θάλασσες» ξεκινούν 200 ναυτικά μίλια από την ακτή και τεχνικά δεν ανήκουν σε κανέναν, γεγονός που καθιστά δύσκολη την αστυνόμευση. Επί του παρόντος, η Σύμβαση των Ηνωμένων Εθνών για το Δίκαιο της Θάλασσας (UNCLOS) καλύπτει ορισμένες δραστηριότητες, όπως η εξόρυξη βαθέων υδάτων και η τοποθέτηση καλωδίων, αλλά δεν αναφέρει τίποτα για τη βιοποικιλότητα. Οι επίσημες συζητήσεις ξεκίνησαν το 2020 για την τροποποίηση της UNCLOS ώστε να συμπεριλάβει τη βιοπροβολή. Στο τραπέζι των διαπραγματεύσεων υπάρχουν διάφορες απόψεις. «Η G77 και η Κίνα πιστεύουν ότι θα έπρεπε να είναι η Κοινή Κληρονομιά της Ανθρωπότητας, πράγμα που θα σήμαινε ότι όλοι θα μπορούσαν να ωφεληθούν», εξηγεί ο Jaspars. Η ιδέα είναι ότι ένα μεμονωμένο έθνος ή εταιρεία δεν πρέπει να επιτρέπεται να επωφελείται αποκλειστικά.

Από την άλλη πλευρά, είναι η έννοια της «Ελευθερίας της Ανοιχτής Θάλασσας», που υποστηρίζεται από τις ΗΠΑ και τη Νορβηγία, η οποία θα έδινε σε κάθε έθνος την ελευθερία να κάνει βιοπροοπτική στην ανοιχτή θάλασσα, όπως ακριβώς μπορεί να ψαρέψει ο καθένας εκεί. Θα μπορούσαν να ερευνήσουν οπουδήποτε και να κρατήσουν τα κέρδη. Άλλες ομάδες, συμπεριλαμβανομένης της ΕΕ, επιθυμούν να βρουν λύση. Είναι πιθανό να περάσουν αρκετά χρόνια μέχρι να ρυθμιστεί η βιοαναζήτηση στην ανοιχτή θάλασσα.

Τα επόμενα βήματα

Πίσω στο εργαστήριο, τα μόρια του Murphy που καταστρέφουν τη φυματίωση εισέρχονται στον επόμενο γύρο δοκιμών για να δουν αν θα μπορούσαν να οδηγήσουν σε νέα φάρμακα. Ακόμα κι αν δεν το κάνουν, ο Μέρφι είναι σίγουρος ότι θα είναι ακόμα χρήσιμοι. «Έδειξαν πολύ επιλεκτική αντιβακτηριακή δράση έναντι της φυματίωσης», λέει. Άλλα βακτήρια έμειναν ανέγγιχτα. Η εύρεση ακριβώς του τρόπου με τον οποίο αυτά τα μόρια σκοτώνουν επιλεκτικά το βακτήριο της φυματίωσης θα μπορούσε να αποκαλύψει ζωτικής σημασίας πληροφορίες για την ίδια την ασθένεια και ίσως να δείξει τον δρόμο προς αποτελεσματικά φάρμακα.

Αλλά οι βιοαναθεωρητές θα πρέπει να βιαστούν. Τα τελευταία χρόνια, ο άρρωστος Μεγάλος Κοραλλιογενής Ύφαλος έχει γίνει πρωτοσέλιδα ειδήσεων σε όλο τον κόσμο και οι ανθρώπινες δραστηριότητες συνεχίζουν να απειλούν την υγεία και τη βιοποικιλότητα των ωκεανών, των ποταμών και των λιμνών της Γης. Ας ελπίσουμε ότι μπορούμε να βρούμε τα φάρμακα και τις θεραπείες που χρειαζόμαστε προτού αρρωστήσουν αμετάκλητα τα νερά του πλανήτη μας.

• Ακούστε το The Life Sub-Aquatic με την Helen Scales στο BBC Radio 4 Extra, καθώς μιλά για την ανθρώπινη εμμονή να ζει κάτω από τα κύματα.

Διαβάστε περισσότερα σχετικά με τα αντιβιοτικά :

• Προαντοχή στα αντιβιοτικά εντοπίστηκε στα βακτήρια της φυματίωσης για πρώτη φορά
• Οι ιοί που σκοτώνουν τα βακτήρια μπορούν να μας βοηθήσουν να κερδίσουμε τον αγώνα ενάντια στην αντοχή στα αντιβιοτικά
• Η ένωση που βρίσκεται στην κάνναβη δείχνει υπόσχεση ως ισχυρό αντιβιοτικό