과학자들이 신약을 찾기 위해 바다를 찾는 이유
의학 연구자들이 인류의 건강을 개선하기위한 노력을 계속하면서 일부 사람들은 지구의 바다에 새로운 질병과 싸우는 화학 물질이있을 수 있다고 믿기 때문에 바다에 관심을 돌리고 있습니다.
바다는 지구의 3 분의 2 이상을 차지합니다. 속담이 진행됨에 따라 우리는 해저보다 달 표면에 대해 더 많이 알고 있습니다.
어둡고 폭발적인 분노에서 고요하고 수정처럼 맑은 고요함으로 전환하는 바다의 능력은 우리가 처음 해변을 방문한 이후 인류를 겁에 질리고 매혹 시켰습니다.
지구 해양의 광대하고 미개척 된 특성을 감안할 때 새롭고 혁신적인 치료법을 찾기 위해 바다의 깊이를 높이는 것이 합리적입니다.
해양 동물, 식물 및 미생물은 자신을 방어하고 의사 소통을 돕기 위해 고유 한 화학 물질 포트폴리오를 발전 시켰습니다. 과학자들은 이러한 새로운 화합물에 대해 더 많이 알고 싶어합니다.
바다를 바라 보는 이유는 무엇입니까?
바다의 생명체가 뚜렷한 분자 선택을 발전시킨 데에는 여러 가지 이유가 있습니다. 예를 들어, 바닥에 고정되어 있고 해면과 산호와 같이 갑옷이없는 동물은 스스로를 방어 할 다른 방법을 찾아야합니다. 대부분의 경우 화학 물질이 선택 무기입니다.
또한 해양 생물은 상대적으로 원시적 인 면역 체계를 갖는 경향이 있으며 일부는 산호초와 같이 과밀 한 서식지에 살고 있으며 자신을 방어하는 것이 정규직입니다.
동시에 바다의 유기체는 일부 유기체를 끌어 당기고 다른 유기체를 격퇴해야합니다. 또한 난자와 정자의 방출을 환경으로 동기화하여 번식을 조정해야합니다. 이 모든 것들은 활성 생물학적 분자를 필요로합니다.
바다에 서식하는 동물과 식물은 박테리아, 균류 및 기타 유기체를 식사 나 집으로 바꾸려는 목적으로 앉아 수영합니다.
이러한 다양한 위협으로 인해 진화는 점점 더 복잡한 화학 전투를 일으키게되었습니다. 결과물 중 일부는 질병과의 전쟁에 유용 할 수 있습니다.
“바다의 보편적 인 식인 풍습을 […] 고려하십시오. 세상이 시작된 이래로 영원한 전쟁을 벌이고있는 모든 피조물이 서로를 잡아 먹습니다.”
허먼 멜빌, 모비딕
고대 바다
의학 연구원들의 바다에 대한 매력은 새로운 것이 아닙니다. 인간이 바다에서 약을 사용했다는 최초의 증거는 기원전 2953 년에 중국에서 나왔습니다. 푸쉬 (Fu Hsi) 황제 통치 기간 동안 생선에서 유래 한 약으로 인한 이익에 세금이 부과되었습니다.
수천 년을 1950 년대로 도약 한 Werner Bergmann이라는 유기 화학자는 카리브해 종의 스펀지에서 수많은 뉴 클레오 사이드를 분리했습니다. Cryptotethya crypta.
이 화학 물질은 새로운 세대의 약물 생성에 영감을주었습니다. 과학자들은 이러한 뉴 클레오 사이드에서 Ara-A와 Ara-C라는 두 가지 약물을 추출했습니다. 의사는 Ara-A를 사용하여 헤르페스 감염을 치료하고 Ara-C를 사용하여 급성 골수성 백혈병 및 비호 지킨 림프종을 치료합니다.
최근 몇 년 동안 바다에서 의약품을 구매하는 것은 관심의 부활을 경험했습니다. 아래에서 몇 가지 최근 예를 제공합니다.
바다 달팽이 독소
Conus magus 작은 크기와 장식적인 껍데기가 치명적인 신경독을 가지고있는 독이있는 바다 달팽이입니다.
이 무척추 동물의 화학 무기 브랜드는 코노 톡신입니다. 달팽이가 물고기를 죽이는 데 사용하지만 인간을 죽일 수있는 능력 이상인 매우 다양한 종류의 독입니다.
지리 원뿔을 포함하여 수백 종의 원뿔 달팽이가 있습니다. 사람들은 때때로이 연체 동물을 담배 달팽이라고 부르는데, 그 이유는 독침에 따라 죽기 전에 담배를 피울 시간이 충분하기 때문입니다.
지코 노타이 드는 진통제 역할을하며 모르핀보다 1,000 배 더 강력한 코노 톡신 합성 버전입니다. 암, 3 기 HIV 및 특정 신경 장애와 같은 상태로 인한 만성 통증을 치료하기 위해 복용 할 수 있습니다.
중요한 것은 한 저자가 쓴 것처럼 "지 코노 타이드의 장기간 투여는 중독이나 관용의 발달로 이어지지 않습니다."
그러나 지코 노타이 드는 의료 전문가가이를 척수액에 직접 전달하는 경우에만 효과가 있기 때문에 (분열 적) 다른 치료법이 실패했거나 실행 불가능한 경우에만 사용합니다.
파도 아래에서 암 치료
수년간의 연구에도 불구하고 암은 여전히 깨지기 어려운 너트임을 증명하고 있습니다. 치료법이 크게 개선되었지만 과학자들은 싸움에 도움이 될 수있는 새로운 생물 활성 화학 물질을 손에 넣고 싶어합니다. 일부 암 연구자들은 발가락을 바다에 담그고 있습니다.
가장 최근에 한 그룹의 연구자들은 고대 혈통을 가진 턱이없고 기생하는 물고기 인 램프 프리에서 추출한 분자를 조사했습니다. 특히 그들은 소위 가변 림프구 수용체 (VLR)에 관심이있었습니다.
VLR은 세포 사이를 이동하는 분자 네트워크 인 세포 외 기질 (ECM)을 표적으로합니다. ECM은 신체에서 다양한 역할을 수행합니다. 예를 들어, 조직에 대한 구조적 지원을 제공하고 세포와 조직이 함께 결합되도록 돕고 세포 간 통신을 지원합니다.
VLR이 ECM을 표적으로하기 때문에 연구원들은 그들이 일반적으로 침투 할 수없는 혈액-뇌 장벽을 통해 뇌로 곧바로 화학 물질을 운반 할 수있는 약물 노새 역할을 할 수 있다고 믿습니다.
그들은 VLR이 대부분의 약물에 걸림돌이되는 혈액-뇌 장벽을 우회 할 수 있다면 뇌암과 뇌졸중을 포함한 특정 상태를보다 효과적으로 치료할 수 있다고 이론화합니다. 마우스 모델에 대한 예비 작업은 고무적인 결과를 가져 왔습니다.
스폰지의 경이
스폰지는 항암제 연구자들에게 특히 관심이 있습니다. 사실,이 주제에 대한 리뷰의 저자들은 심지어 그들을 "마약의보고"라고 부르기도합니다. 그들이 적다:
“매년 약 5,300 개의 다양한 천연 제품과 새로운 화합물이 해양 해면에서 분리되었습니다. […] 이러한 화합물은 항균, 항 바이러스, 항진균, 항 말라리아, 항 종양, 면역 억제 및 심혈관 활성을 갖는 것으로 입증되었습니다.”
스폰지 할리 콘드 리아 오카다이 연구자들이 복제하여 에리 불린으로 이름을 변경 한 주목 화학 물질을 생산하는 책임이 있습니다.
전이 된 유방암 여성을 대상으로 한 2010 년 연구에서이 화합물은 참가자의 수명을 연장했습니다. 당시 저자 인 Christopher Twelves 교수는 "이 결과로 에리 불린이 후기 전이성 유방암 여성을위한 새롭고 효과적인 치료법으로 확립 될 수있을 것"이라고 언급했습니다.
해양 박테리아
다른 과학자들은 세 리니 퀴논이라는 화합물을 조사했습니다. 세리 니코 쿠스, 희귀 한 해양 박테리아 속. 과학자들은이 화학 물질이 실험실에서 흑색 종 암세포를 선택적으로 파괴 할 수 있음을 보여주었습니다.
세 리니 퀴논은 인간에게 사용하기에는 먼 길이지만 2019 년 2 월의 연구는 우리를 한 걸음 더 가까이 다가 가게합니다. 과학자들은 암과 싸우는 힘을 제공하는 분자 부분을 확인했습니다.
훨씬 더 많은 화학 공학과 광범위한 임상 시험이 필요할 것이지만, 저자들은“[o] 정말, 이러한 연구는 약물과 유사한 특성을 가진 흑색 종 특정 세 리니 퀴논 유도체를 설계하는 것이 가능함을 시사합니다.”라고 믿습니다.
이미 임상 시험의 난관을 실행하고 널리 사용되는 약물 중 하나는 브랜드 이름 Yondelis로 알려진 trabectin입니다. 제조업체는 다음 추출물에서이 약물을 추출합니다. Ecteinascidia, 일반적으로 바다 멍게라고 불리며 주머니 모양의 해양 무척추 동물입니다.
연구자들은 1960 년대 후반에 처음으로 바다 멍게 추출물의 항암 특성을 확인했으며 광범위한 조사를 거쳐 이제 연구자들은이를 합성하고 더 많은 양으로 생산할 수있는 방법을 찾았습니다.
Yondelis는이 작업의 산물로 현재 러시아, 유럽, 한국에서 연조직 육종 치료 승인을 받았습니다. 과학자들은 또한 전립선 암과 유방암을 포함한 다른 암에 대해 사용하기 위해 그것을 시험하고 있습니다.
항생제 내성
항생제 내성의 위협이 의학 연구자들의 마음을 사로 잡는 경우는 거의 없습니다. 점점 더 많은 병원균이 현대 항생제에 영향을받지 않고 있습니다. 이러한 감수성 부족으로 인해 치료하기가 훨씬 더 어려워지고 따라서 훨씬 더 위험합니다.
질병 통제 예방 센터 (CDC)에 따르면 항생제 내성은“우리 시대의 가장 큰 공중 보건 문제 중 하나”입니다.
비효율적 인 항생제가 남긴 간극을 메울 수있는 새로운 화합물에 대한 연구가 진행 중입니다.
이 임무를 수행하는 일부 사람들은 바다로 향했고, 한 그룹은 물고기 슬라임 (일부 종을 덮는 칙칙한 코팅)에 집중했습니다.
이 슬라임은 해양 환경에서 병원균을 파괴하기 위해 열심히 일하기 때문에 일부 과학자들은 그것이 육상 병원균과도 싸우는 데 도움이 될지 궁금해합니다.
Fullerton에있는 California State University와 Corvallis에있는 Oregon State University의 연구원들은 점액에서 47 개의 서로 다른 박테리아 균주를 분리했습니다. 그들은이 박테리아를 키워 화학적 추출물로 줄였습니다.
다음으로, 그들은이 추출물을 다른 병원균에 대해 테스트 한 결과 5 가지 박테리아 균주가 메티 실린 내성에 대해 매우 효과적이라는 것을 발견했습니다. 황색 포도상 구균 (MRSA), 3 개는 칸디다 알비 칸스.
그들은 American Chemical Society Spring 2019 National Meeting & Exposition에서 예비 결과를 발표했습니다.
또 다른 연구는 미생물학의 개척자, 검사 Laminaria ochroleuca, 액 티노 박테리아의 풍부한 원천 인 해조류 종.
Actinobacteria는 의학 연구자들에게 특히 흥미 롭습니다. 이 연구의 저자들은 "방선균 [천연 제품]에서보고 된 생물학적 활성에는 항균, 항진균, 항 종양, 항암, 항 염증, 항 바이러스, 세포 독성 및 면역 억제 활성이 포함됩니다."라고 설명합니다.
방선균 추출물 중 일부는 C. 알비 칸스 과 S. 아우 레 우스. 흥미롭게도 선임 저자 인 Maria de Fátima Carvalho 박사에 따르면,“7 가지 추출물은 유방암, 특히 신경 세포 암의 성장을 억제하는 반면 비 암세포에는 영향을 미치지 않습니다.”
항진균 내성
항생제 내성 문제와 함께 항진균 내성 문제가 있습니다. 곰팡이를 죽이는 약물도 치아를 잃고 있습니다. 일부는 해양 스폰지가 도움이 될 수 있기를 바랍니다.
예를 들어, 연구에 따르면 Jaspis 스폰지의 종류는 C. 알비 칸스 마우스 모델에서.
유사하게, 연구에 따르면 속의 스펀지에서 추출한 두 가지 화학 물질 인 eurysterols A와 B가 Euryspongia, "암포 테리 신 B 내성 및 야생형 균주에 대한 항진균 활성C. 알비 칸스].” 그들은 또한 실험실에서 인간 결장암 세포를 죽였습니다.
과학자들은 매년 바다에서 약 1,000 개의 새로운 화합물을 발견합니다. 한 저자가 설명 하듯이 "구조적 참신함, 복잡성 및 다양성이 특징 인 경우가 많습니다."
그러나 질병 치료에 중요한 역할을하는 해양 유래 화합물은 아직 거의 없습니다. 이러한 새로운 화학 물질을 더 많이 사용하지 않는 이유는 무엇입니까?
화학과 클리닉의 차이
첫째, 다른 실험 약물과 마찬가지로 실험실의 배양 접시와 환자 사이에 큰 도약이 있습니다. 생물체에서 약물은 과학자들이 기대하는 방식으로 항상 반응하지 않습니다.
둘째, 많은 약물에는 사용할 수 없게 만드는 독성 부작용이 있습니다. 약리학 자와 화학자가 분자를 조정하거나 유사한 화학 물질을 설계 할 수 있기 때문에 이러한 문제 중 어느 것도 막 다른 골목이 아니지만, 이는 모두 시간이 많이 소요됩니다.
또 다른 중요한 문제는 충분한 양의 해양 유래 화학 물질을 생성하는 것입니다. 많은 종은 포로에서 살아남을 수 없거나 매우 구체적이고 유지하기 어려운 환경이 필요합니다. 다시 말하지만, 이것은 과학자들이 관심있는 분자를 복제하는 방법을 찾아야 함을 의미합니다. 이는 길고 복잡한 경로입니다.
이 문제들에 대해 리뷰의 저자들은“유기 합성과 의약 화학의 힘이 감당해야 할 것”이라고 썼습니다. 이는 기술적이고 비용이 많이 드는 농구대입니다.
결론적으로 행성의 바다에 많은 가능성이있는 것처럼 보이지만 잠재적 인 길은 길고 구불 구불하며 빠른 승리는 없을 것입니다.
인간이 해양 생태계에 점점 더 많은 압력을가하면서 우리 바다의 건강에 대한 우려가 열풍에 이르고 있습니다. 과학자들이 수확 할 기회를 갖기 전에 미래의 잠재적 인 약물이 사라질 수도 있습니다.
