3 plazivé lezúne, ktoré môžu spôsobiť revolúciu v zdraví
Mnoho z nás sa bojí alebo odpudzuje „minibeast“, ako je hmyz a pavúky. Často sa na tieto potvorky pozeráme ako na škodcov, ale tieto malé stvorenia by mohli skrývať tajomstvo lepšieho zdravia a terapií. V tejto funkcii Spotlight vysvetľujeme, ako môžu tri „plazivé plazenia“ znamenať revolúciu vo výskume zdravia.
Ľudia mali vždy vzťah nenávisti a lásky s tvormi, ktoré nás zvyknú rovnako fascinovať a odpudzovať.
Jedna štúdia zverejnená v roku 2017 a pokrytá Lekárske správy dnes zistili, že strach ľudí z plazivých plazov môže byť „vtlačený“ do našich mozgov a že môžeme mať túto nedôveru voči stvoreniam, ako sú pavúky, dokonca aj v dojčenskom veku.
Hmyz, pavúkovce a ďalšie potvorky tiež ľudí fascinujú - možno preto, že sa od nás veľmi líšia. Koniec koncov, motýle môžu chutiť nohami, pavúky môžu „počuť“ cez malé chĺpky na nohách a červ rozrezaný na polovicu môže regenerovať „chvost“ jeho tela.
Spisovatelia a ďalší umelci hľadia do sveta hmyzu už stovky rokov v úžase pred tým, čo tam našli.
Básnik a maliar z 18. storočia William Blake bol tak zaujatý nepatrnými bytosťami, že si údajne kedysi myslel, že vo svojich snoch uvidel ducha blchy, ktorú potom maľoval.
Autor prelomu storočia, Franz Kafka, naopak, skvele staval na znechutení, ktoré zažíva veľa ľudí, keď narazilo na chyby v ich milovaných domoch, napísaním príbehu „The Metamorphosis“.
V tejto rozprávke sa hlavný hrdina Gregor Samsa jedného dňa ráno zobudí, že sa necíti byť sám sebou. Stal sa z neho „ungeheures Ungeziefer“, čo v hrubom preklade z nemčiny znamená „strašidelný škodca“ - chlpatý hmyz.
Ale nedávny výskum naznačuje, že tvorovia sú fascinujúci a stojí za to ich študovať nielen kvôli ich „inému svetu“ alebo kvôli ich vzťahu s ľuďmi a inými druhmi.
Tieto minibeasty môžu mať skutočne čo učiť a ponúkať v rámci klinického výskumu. V tejto funkcii Spotlight sa pozrieme na to, ako tri plazivé lezúň môžu zmeniť tvár zdravia a lekárskej terapie.
1. Pavúky môžu tkať nové úpravy
Syndróm dráždivého čreva (IBS) sa týka súčasne sa vyskytujúcej skupiny gastrointestinálnych symptómov vrátane hnačiek a bolesti brucha, ktoré môžu vážne ovplyvniť kvalitu života človeka. Podľa údajov zverejnených v roku 2014 žije s IBS približne 11% svetovej populácie.
V roku 2016 našli vedci z University of Adelaide v Austrálii, Johns Hopkins University v Baltimore, MD a ďalšie spolupracujúce inštitúcie nový potenciálny cieľ liečby bolesti súvisiacej s IBS - v jedu pavúkov.
Tím presnejšie zistil, že toxíny produkované druhom tarantule, Heteroscodra maculateboli schopní aktivovať proteín (iónový kanál), NaV1.1, ktorý je prítomný v črevných nervoch, ktoré vysielajú signály bolesti.
Vedci verili, že tento objav môže viesť k cielenejšej liečbe bolesti IBS. A skutočne, v roku 2018, členovia pôvodného tímu publikovali novú štúdiu, ktorá uvádza, že našli spôsob blokovania signálu bolesti v myších modeloch IBS.
Aj v roku 2018 sa vyšetrovatelia z University of Queensland a Floreyovho ústavu pre neurovedy a duševné zdravie (obaja v Austrálii) zamerali na terapeutické vlastnosti peptidu prítomného v pavúčom jede: Hm1a.
Tím pod vedením profesora Glenna Kinga z University of Queensland dokázal pomocou Hm1a selektívne aktivovať NaV1.1 na myších modeloch Dravetovho syndrómu, ťažkej formy epilepsie. Vedci tak dokázali eliminovať záchvaty u myší, ktoré liečili molekulou pavúčieho jedu.
„Pavúky zabíjajú svoju korisť prostredníctvom zlúčenín jedu, ktoré sa zameriavajú na nervový systém,“ poznamenáva spoluautor štúdie, profesor Steven Petrou.
„Milióny rokov evolúcie vylepšili jed pavúkov tak, aby špecificky zacielili určité iónové kanály, bez toho, aby spôsobovali vedľajšie účinky na ostatných, a lieky odvodené od pavúkovitých jedov si túto presnosť zachovávajú,“ pokračuje profesor Petrou s tvrdením, že súčasné zistenia jeho tímu môžu viesť k ďalším účinná liečba záchvatov pri Dravetovom syndróme.
Tajomstvá a potenciál pavúčieho hodvábu
Ale pavúčí jed nie je jediným zameraním v biomedicínskom výskume. „Hodvábne pavúky sú najtvrdším biologickým materiálom,“ hovorí Jessica Garb, ktorá je docentkou na Katedre biologických vied na univerzite v Massachusetts Lowell.
"Sú tvrdšie ako oceľ, napriek tomu vážia oveľa menej a niektoré pavúkové hodváby je možné natiahnuť až na trojnásobok ich dĺžky bez toho, aby sa zlomili," pokračuje. Z týchto dôvodov študovali Garbs a kolegovia tento neuveriteľne tenký a pružný materiál s cieľom zistiť, čo dodáva pavúkovi hodváb jeho silu a všestrannosť.
V roku 2018 dostali Garb s kolegami grant 335 000 dolárov od Národnej vedeckej nadácie na výskum pavúčieho hodvábu. Odblokovaním jej tajomstva vyšetrovatelia dúfajú, že sa im podarí prísť s vzorcom pre biomateriály novej generácie.
"Tieto materiály by sa napríklad mohli použiť na vylepšenie prilieb a brnení alebo iných ochranných prostriedkov, zdravotníckych pomôcok ako protetika, obväzy a stehy, dokonca aj športové potreby."
Jessica Garb
2. Šváby: Od škodcu po lektvar
Zdá sa, že veľmi ohavný šváb je plný potenciálu, pokiaľ ide o pomoc pri výskume zdravia. Správy z minulého roka naznačujú, že v Číne existujú farmy na šváby, v ktorých podnikatelia umožňujú švábom voľne sa množiť v dôkladne sanitovanom prostredí.
Farma však utesňuje osud týchto biednych tvorov. Po dosiahnutí zrelosti ich „šváboví farmári“ zomelú na pastu, ktorá má pomôcť pri liečbe gastrointestinálnych problémov.
Táto prax má korene v starodávnych čínskych tradíciách, ktoré tvrdia, že šváby môžu mať terapeutické využitie. Ale je to pravda?
Podľa predbežného výskumu, ktorý v roku 2010 uskutočnili vyšetrovatelia z University of Nottingham vo Veľkej Británii, mozog švábov a kobyliek obsahuje najmenej deväť molekúl, ktoré by mohli zabiť silné baktérie rezistentné na antibiotiká. Vyšetrovatelia testovali amerického švába a tiež dva rôzne druhy kobyliek.
"Dúfame, že by sa tieto molekuly mohli nakoniec vyvinúť v liečbu Escherichia coli a MRSA [rezistentné na meticilín Staphylococcus aureus] infekcie, ktoré sú čoraz odolnejšie voči súčasným liekom, “poznamenáva Simon Lee, jeden z vedcov zapojených do tejto štúdie.
"Tieto nové antibiotiká by mohli potenciálne poskytnúť alternatívy k súčasne dostupným liekom, ktoré môžu byť účinné, ale majú vážne a nežiaduce vedľajšie účinky," tvrdí Lee.
Čo nás môžu matky švábov naučiť
Podľa štúdie uvedenej v publikácii Šváby môžu byť naším ďalším veľkým zdrojom bielkovín Vestník Medzinárodnej únie pre kryštalografiu v roku 2016. Jeden druh švábov, Diploptera punctata (šváb tichomorský),v skutočnosti vyrába formu mlieka na kŕmenie svojich živých mláďat.
Vedci zistili, že toto mlieko vytvára v črevách mladých bielkovinové kryštály. Tieto kryštály obsahujú vysoké množstvo bielkovín, ktoré sú také vysoké, že ich spoluautor štúdie Subramanian Ramaswamy označil ako „kompletnú potravinu“.
Aj keď vyšetrovateľ naznačil, že švábové mlieko by sa mohlo stať súčasťou novinky proteínových nápojov, pripustil tiež, že tento proces by bol náročný. Pretože nie je možné hmyz dojiť, museli by vedci nájsť spôsob, ako mlieko umelo vyrobiť.
D. punctata by sa podľa Emily Jenningsovej a kolegov z University of Cincinnati v Ohiu mohli tiež stať novým zvieracím modelom preferencie niektorých aspektov klinického výskumu.
Jennings študoval genetické markery tehotnej ženy D. punctata pochopiť, čo sa deje v rôznych štádiách tehotenstva gravidity hmyzu.
Nový model, ako dúfa vedec, by mohol mať väčšie využitie a šváby by mohli poskytnúť lacnejšie zvieratá, s ktorými sa ľahšie pracuje, ako s cicavcami, ako sú myši.
"Máme viac ako 1 000 švábov na pomerne malom priestore, čo je obrovská populácia v porovnaní s tým, čo môžete chovať u myší." Režim kŕmenia švábov je cena veľkého vrecka s krmivom pre psov, ktoré vydrží roky, “poznamenáva Jennings.
3. Všetky hlášky o vosím jede
Mnohí z nás sú osy vystrašení, hlavne kvôli ich zdanlivo náhodnému agresívnemu správaniu a preto, že ich bodnutie môže spôsobiť alergické reakcie, ktoré sa môžu pohybovať od mierneho opuchu až po úplnú anafylaxiu.
Existuje však aj liečebný potenciál v ich podaní - prinajmenšom podľa celého radu klinických štúdií uskutočnených za posledných pár rokov. Napríklad jedna štúdia publikovaná v časopise Toxíny v roku 2015 identifikovali tri peptidy prítomné v jedoch včiel a vos, ktoré, ako tvrdia autori, majú použitie v biomedicíne.
Jeden z týchto peptidov, mastoparan, je prítomný v jede sršňov, papierových ôs a spoločenských ôs. Má okrem iných druhov terapeutického potenciálu antimikrobiálne a antivírusové vlastnosti.
„Mastoparan samotný alebo v kombinácii s inými antibiotikami by mohol byť sľubnou alternatívou v boji proti baktériám rezistentným voči viacerým antibiotikám v klinickej praxi,“ píšu autori štúdie.
Vedci však tiež varujú, že tento peptid môže byť toxický pre zdravé tkanivo a napádať baktérie aj okolité bunky. „Je teda potrebný vývoj nových stratégií na zníženie toxických vedľajších účinkov mastoparanu, čím sa zlepší uskutočniteľnosť klinických aplikácií,“ upozorňujú autori štúdie.
Ďalšia štúdia, tiež z roku 2015, naznačuje, že Polybia-MP1 - mastoparan prítomný v jede sociálnej osy Polybia paulista - bol schopný inhibovať množenie buniek rakoviny močového mechúra a prostaty, ako aj buniek leukémie rezistentných na lieky.
Peptid to robí tak, že prepichne otvory do membrán rakovinových buniek, vďaka čomu „unikne“ ich molekulárny obsah.
Ešte prekvapivejšie je, že výskum z Kalifornskej univerzity v Riverside - publikovaný minulý rok v roku Biochémia - identifikovala novú triedu peptidov jedu z vosíkov, ampulexíny, produkovaných Ampulex compressa (smaragdová klenotnícka vosa), ktorá by mohla otvoriť nový spôsob liečby Parkinsonovej choroby.
Smaragdová vosa je neslávne známa - bodá šváby, najskôr ich paralyzuje a potom „ovládne“ ich mozog, aby sa šváby stali letargickými a ľahko sa s nimi manipulovalo.
To v zásade umožňuje osám vložiť vajíčka do tiel švábov, aby ich larvy osy mohli po vyliahnutí použiť ako prvý zdroj potravy.
Aj keď je tento proces hrozný, dal Kalifornskej univerzite dôležitý náskok - nehybný stav bodnutých švábov je podobný niektorým príznakom Parkinsonovej choroby.
Pretože sa zdá, že ampulexíny sú zodpovedné za indukciu imobility, snahou výskumníkov je študovať ich v nádeji, že im umožní nájsť nový bunkový cieľ pre liečbu Parkinsonovou chorobou.
Táto funkcia Spotlight možno neurobila veľa pre to, aby zmiernila vašu nedôveru k maličkým tvorom. Po prečítaní však možno nabudúce budete chcieť utiecť pri pohľade na osu alebo hodiť papuču pavúkovi, znovu sa zamyslíte a zvážite, že úbohé malé minibeast môže niekedy viesť k ďalšiemu veľkému lekárskemu objav.
