Znajdź zawartość

Przy całym bogactwie związków wytwarzanych przez rośliny, odnalezienie pojedynczych, które mogłyby zostać wykorzystane jako leki, to nie lada wyzwanie. Badacze z MIT nie dali jednak za wygraną i poszli nawet o krok dalej - manipulują naturalnymi zdolnościami roślin, by wytwarzać zupełnie nowe substancje, mogące w przyszłości znaleźć zastosowanie w lecznictwie. Rośliny już teraz wytwarzają dla nas wiele związków. Pytanie brzmi jednak, czy potrafimy podjąć próbę delikatnego manipulowania tymi procesami, by wymusić na nich wytwarzanie zmienionych postaci tych samych związków - tłumaczy sens swoich eksperymentów Sarah O'Connor, badaczka zajmująca się tym zagadnieniem. Wspólnie ze swoim kolegą, Weerawatem Runguphanem, specjalistka z MIT zajmuje się analizą barwinków różowych (Catharanthus roseus) - roślin jednorocznych z rodziny toinowatych, żyjących w warunkach naturalnych wyłącznie na Madagaskarze. Wytwarzają one co najmniej 130 różnych alkaloidów, które pomagają tym niepozornym roślinom bronić się przed konsumpcją przez inne organizmy. Dwa związki wytwarzane przez ten gatunek, winblastyna oraz winkrystyna, znalazły już zastosowanie w chemioterapii nowotworów. Naukowcy wierzą, że barwinek skrywa jeszcze wiele interesujących tajemnic... Eksperci z MIT są przekonani, że kluczem do poszukiwania nowych leków jest enzym syntaza striktozydyny (ang. strictosidine synthase), przeprowadzający jedną z reakcji koniecznych do wytwarzania wielu alkaloidów barwinka. Według badaczy wystarczy hodować roślinę na podłożu wzbogaconym o odpowiednie chemiczne "półprodukty" (substraty), nieobecne w jej komórkach podczas wzrastania w warunkach naturalnych, by uzyskać zupełnie nowe substancje. Aby zwiększyć wydajność procesu, naukowcy zmodyfikowali genom barwinków, zmieniając nieco sekwencję genu kodującego syntazę striktozydyny. Powstał dzięki temu enzym, który jest w stanie przetwarzać znacznie szersze spektrum substratów, pozwalając tym samym na wytworzenie znacznie większej liczby produktów. Uzyskano w ten sposób szereg substancji, które różnią się minimalnie od podobnych substancji wytwarzanych przez C. roseus naturalnie, lecz właśnie te drobne różnice mogą być kluczowe dla ich właściwości leczniczych. Zespół pani O'Connor syntetyzował nowe alkaloidy dzięki hodowaniu zawiesiny komórek w płynnej pożywce, lecz zdaniem badaczki powinno być możliwe ich wytwarzanie także dzięki tradycyjnej uprawie barwinków. Problemem może się jednak okazać wydajność procesu, która wciąż pozostawia wiele do życzenia. Skutecznym sposobem na zwiększenie ilości wytwarzanych alkaloidów może być zastosowanie mikroorganizmów. Są one znacznie tańsze w hodowli, lecz nie posiadają naturalnych szlaków metabolicznych odpowiedzialnych za syntezę tej grupy związków. Rozwiązaniem tego problemu mogłoby być przeniesienie do genomu mikroorganizmów (np. drożdży piekarskich) całej grupy genów kodujących enzymy przeprowadzające reakcje konieczne do wytwarzania alkaloidów. Jest to zadanie niezwykle ambitne, lecz jeżeli komukolwiek uda się to osiągnąć, masowa synteza naturalnych leków onkologicznych może stać się codziennością.

Przeciwrakowe działanie brokułów jest znane od wielu lat. Dotychczas niewiele było jednak wiadomo na temat mechanizmu ich działania, tymczasem okazuje się, że do złudzenia przypomina on aktywność niektórych... leków stosowanych w chemioterapii. Główną autorką odkrycia (a także publikacji na jego temat) jest Olga Azarenko, magistrantka(!) z Uniwersytetu Kalifornijskiego. Jak tłumaczy młoda badaczka, warzywa z rodziny kapustowatych zawierają związki zwane izotiocyjanianami, które, jak sądzimy, są odpowiedzialne za profilaktyczne i lecznicze działanie tych warzyw wobec nowotworów. Brokuły oraz ich kiełki zawierają największą ilość izotiocyjanianów. Jednym z najistotniejszych związków z tej grupy jest sulforafan (SFN). Wiele wcześniejszych badań wskazywało na jego zdolność do zapobiegania guzom piersi u zwierząt laboratoryjnych. Testy laboratoryjne na komórkach ludzkich wykazały także jego tokstyczność względem raka piersi przy zachowaniu zerowej szkodliwości dla komórek zdrowych. Dzięki swoim eksperymentom Azarenko wykazała, że mechanizm działania SFN jest łudząco podobny do aktywności taksanów oraz winkrystyny - popularnych leków stosowanych w chemioterapii nowotworów. Wszystkie te substancje blokują mitozę, czyli następujący po replikacji DNA proces rozdzielania chromosomów oraz podziału komórki na dwie komórki potomne. Proces mitozy jest zależny od mikrotubul - rurkowatych tworów zbudowanych z białek, których zadaniem jest "przeciągnięcie" chromosomów do przeciwległych krańców przygotowującej się do podziału komórki. SFN posiada zdolność do niszczenia mikrotubul, dzięki czemu komórki nie są zdolne do namnażania. Choć leczniczy składnik brokułów jest znacznie mniej aktywny od typowych leków stosowanych w klinice, jego toksyczność także jest znacznie obniżona. Pozwala to na stosowanie go przez lata bez wywoływania jakichkolwiek negatywnych objawów. SFN może być efektywnym czynnikiem zapobiegającym nowotworom, ponieważ hamuje namnażanie i zabija komórki przednowotworowe, tłumaczy przełożony młodej badaczki, prof. Leslie Wilson. Jego zdaniem, podawanie sulforafanu razem z taksanami mogłoby zwiększyć skuteczność terapii bez podnoszenia ryzyka działań niepożądanych. Ostateczne potwierdzenie tego przypuszczenia będzie jednak wymagało przeprowadzenia dodatkowych eksperymentów.