Исследователи обнаружили в кораллах мощное противораковое соединение

В 1990-х годах ученые обнаружили химическое соединение, которое было особенно перспективным для лечения рака: элеутеробин. Это соединение было обнаружено в редком виде кораллов у берегов Австралии. Лабораторные исследования показали, что эта молекула является мощным ингибитором роста раковых клеток. К сожалению, исследователи так и не смогли раскрыть секрет его получения. Одной команде, наконец, удалось определить точный источник этого соединения и воспроизвести его синтез в лаборатории. Элеутеробин принадлежит к семейству дитерпенов, молекул, известных своими противомикробными и противовоспалительными свойствами, которые являются источником многих важных молекул, таких как ретинол и ретиналь (две формы витамина А), или фитол (предшественник витаминов Е и К).

Дитерпены позволяют мягким кораллам выживать без твердого внешнего скелета; в частности, кораллы используют эутеробин для защиты от хищников. К сожалению, исследования и биомедицинское применение этой молекулы затруднены из-за отсутствия поставок. Поэтому исследователи из Университета здравоохранения штата Юта задались целью найти источник этого соединения на дне океана. Наконец, именно в распространенном виде мягких кораллов, обитающих у побережья Флориды, команда обнаружила эту многообещающую молекулу. Начало синтеза генетически модифицированными микроорганизмами Изначально ученые полагали, что элеутеробин, вероятно, синтезируется симбиотическими организмами, живущими внутри кораллов — как и в случае со многими морскими организмами. Эта гипотеза была окончательно отброшена: на самом деле некоторые виды мягких кораллов без симбиотических организмов содержали тот же класс химических веществ. Поэтому они априори были способны синтезировать это соединение самостоятельно. Поэтому команда исследовала несколько образцов живых кораллов, чтобы проверить, содержит ли их генетический код ключ к производству элеутеробина. Задача была особенно сложной: исследователи понятия не имели, как должен выглядеть этот производственный код!

«Это все равно, что идти в темноте и искать ответ, когда не знаешь вопроса», — говорит Эрик Шмидт, профессор медицинской химии в Университете Юты и соавтор исследования, в котором сообщается об этом открытии. В итоге исследователи смогли определить участки ДНК кораллов, которые напоминали генетические инструкции, найденные у других видов для аналогичных типов соединений. В частности, им удалось обнаружить и охарактеризовать гены, участвующие в производстве предшественника элеутеробина и кембрена — представителя более чем 2500 терпенов, обнаруженных в октокораллах, отмечают исследователи. Затем они изменили генетический код бактерий, выращенных в лаборатории, чтобы включить в него эти специфические инструкции по производству мягких кораллов.

Результат: микроорганизмы смогли воспроизвести первые шаги в производстве элеутеробина. Это доказывает две вещи: не только то, что мягкие кораллы являются источником этой молекулы, но и то, что ее можно синтезировать в лаборатории. Конкретно это означает, что можно будет производить эту молекулу в больших масштабах в рамках разработки противоракового лечения. Но прежде чем это произойдет, команде еще предстоит найти недостающие шаги для завершения синтеза и определить наилучший способ производства большого количества этого потенциального лекарства. Ряд средств, производимых в природе Мягкие кораллы на самом деле содержат тысячи соединений, которые потенциально могут действовать как противовоспалительные средства, антибиотики, противораковые препараты и т.д.

Но получение достаточного количества этих соединений является серьезным препятствием для разработки лекарств — как это часто бывает с фармацевтическими препаратами на основе природных веществ. Известно, что многие животные являются носителями веществ, обладающих целебными свойствами. Виды змей, пауков и других животных уже позволили разработать несколько методов лечения на основе молекул, извлеченных из их ядов. Например, тирофибан, препарат, используемый для лечения инфаркта миокарда, представляет собой модифицированную версию молекулы, найденной в яде гадюки Echis carinatusa (одной из четырех самых опасных змей Индии). Аналогичным образом, слюна гильского монстра — ядовитой североамериканской ящерицы — была использована для разработки лечения диабета 2 типа.

Яд Conus geographus — особо опасного моллюска, яд которого может убить человека за два часа, — позволил разработать очень мощное обезболивающее средство для пациентов, которым морфин уже не помогает. Яды обычно являются очень хорошими кандидатами для разработки новых лекарств, поскольку содержащиеся в них токсины очень избирательны (они действуют на определенный тип рецепторов). Однако использование этих молекул требует предварительной нейтрализации их токсического действия. Соединения из мягких кораллов имеют и другие преимущества перед этими ядами.

В отличие от ядовитых продуктов, которые некоторые животные впрыскивают в свою жертву, кораллы используют элеутеробин и другие соединения для отпугивания хищников, которые пытаются их съесть. Поскольку эти продукты предназначены для приема внутрь, они легко усваиваются. Аналогичным образом, лекарства, полученные из таких соединений, должны быть способны вводиться в форме таблеток (запиваемых стаканом воды), а не с помощью инъекций или других более инвазивных способов, объясняют исследователи. В любом случае данное исследование предполагает, что элеутеробин и другие соединения, естественным образом вырабатываемые кораллами, могут стать более доступными, если синтезировать их в лаборатории с помощью генетически модифицированных микроорганизмов.