Opakowania plastrów, tubki maści i butelki syropów – dla większości z nas leki biorą się z apteki. Ich pierwotne źródło jest jednak dużo bardziej egzotyczne. Składniki pierwszego leku na HIV pochodzą od morskiej gąbki, na niewydolność serca – z naparstnicy. Jednak najbardziej niezwykłym źródłem leczniczych substancji są jadowite zwierzęta. I to właśnie na nich skupia się obecnie uwaga naukowców.
Jad jest zwykle koktajlem dziesiątek, a nawet setek różnych toksyn. Najczęściej są to białka i podobne do nich mniejsze łańcuchy aminokwasów zwane peptydami, a także hormony, antybiotyki i inne składniki biorące udział w metabolizmie komórkowym organizmów. Jad pomaga zwierzętom unieruchomić lub uśmiercić ofiarę albo zneutralizować napastnika w akcie samoobrony. Tym różni się od toksyny, że musi być ofierze wstrzyknięty. Umiejętność produkowania go i wstrzykiwania innym zwierzętom ma ok. 150 tys. gatunków zwierząt na świecie.
W jaki sposób jadowite zwierzęta pomagają medycynie?
Niektóre z nich dobrze znamy: są to wyposażone w kły jadowe węże lub uzbrojone w żądła pszczoły. Do mniej znanych należy dziobak australijski, który w tylnych kończynach ma kolce jadowe oraz niektóre gatunki ryjówek. Toksyczna jest też wydzielina pewnych stożków – ślimaków morskich, które przy pomocy specjalnych strzałek paraliżują nią małe rybki żerujące na dnie morza.
– To ewolucja sprawiła, że jady zwierząt są takim dobrym źródłem składników leków. To jedne z najbardziej obiecujących i precyzyjnie działających związków chemicznych na świecie – uważa dr Zoltán Takács, pochodzący z Węgier lekarz i badacz przyrody, założyciel Światowego Banku Toksyn (World Toxin Bank).
Przez miliony lat toksyny były doskonalone w taki sposób, by uderzać w konkretne słabe punkty ofiary, wybiórczo paraliżując niektóre jej życiowe funkcje. Niektóre atakują system nerwowy, inne zaburzają komunikację między systemem nerwowym a mięśniami, powodując paraliż. Jeszcze inne obniżają krzepliwość krwi, przez co doprowadzają ofiarę do wykrwawienia się.
Ale to właśnie te właściwości czynią jad tak atrakcyjną substancją dla medycyny. – Z naszego punktu widzenia to idealna baza do tworzenia leków. Substancje blokujące system nerwowy mogłyby sprawdzić się w lekach przeciwbólowych, związki rozrzedzające krew zaś w kardiologii – mówi dr Takács.
Jad jaszczurki
Heloderma arizońska (Heloderma suspectum) to największa jaszczurka w USA. Choć je tylko trzy duże posiłki w ciągu roku, poziom glukozy w jej krwi jest bardzo stabilny. W 1990 r. naukowcy wykryli w jej toksycznej ślinie substancję zwaną eksenatydem. Naśladuje ona działanie ludzkiego hormonu GLP-1, który pobudza wydzielanie insuliny, kiedy we krwi rośnie poziom cukru.
Ostatni przypadek śmiertelnego ukąszenia człowieka przez helodermę arizońską odnotowano w 1939 r. / fot. Getty Images
Eksenatyd pomaga chorym z cukrzycą zachować zdrowy poziom cukru, a nawet schudnąć. Podaje się go w formie zastrzyków podskórnych dwa razy dzienie.
Jad pszczeli
Wśród wszystkich ugryzień i użądleń te są chyba najbardziej powszechne. Jad pszczół zawiera substancje przydatne w leczeniu tak zróżnicowanych schorzeń jak HIV czy reumatoidalne zapalenie stawów. Większą jego część stanowi związek chemiczny zwany melityną. Toksyna ta jest niewielka, ale niezwykle silna – to ona odpowiada za pieczenie, które odczuwamy tuż po użądleniu.
W testach laboratoryjnych przeprowadzonych w Wyższej Szkole Medycznej przy Uniwersytecie w Waszyngtonie cząsteczki melityny nakładano na nanocząsteczki złota, a potem atakowano nimi cząsteczki wirusa HIV. Molekuła przebijała otoczkę wirusa bez uszkadzania komórek ludzkich. Takie nanocząsteczki mogłyby w przyszłości wejść w skład żelu dopochwowego, który zapobiegłby infekcji HIV podczas stosunku.
Jednym z największych wyzwań w onkologii jest stworzenie terapii, która zwalcza komórki rakowe, nie niszcząc zdrowych. Naukowcy z Uniwersytetu w Leeds oraz Uniwersytetu w São Paulo w Brazylii badają toksyny pochodzące od brazylijskiej osy z gatunku Polybia paulista, które prawdopodobnie spełniają ten warunek.
Biorą one na cel związki lipidowe wchodzące w skład błony komórkowej komórek rakowych – dziurawią ją, co prowadzi do śmierci komórkowej. Ponieważ podobne lipidy występują jedynie wewnątrz, nie na zewnątrz zdrowych komórek człowieka, nie ma ryzyka, że zostaną zaatakowane przez cząsteczkę jadu. Toksyny te były testowane na razie tylko w warunkach laboratoryjnych.
Zdolność do niszczenia komórek nowotworowych wykazuje też melityna. W testach laboratoryjnych substancja ta, wprowadzana do komórek przy pomocy nanocząsteczek złota, powodowała obkurczanie się guzów nowotworowych u myszy z rakiem skóry i piersi. Substancja ta powoduje też blokowanie mechanizmów odpowiedzialnych za powstawanie stanów zapalnych u zwierząt z reumatoidalnym zapaleniem stawów.
Jad ukwiały
Występujący w rejonie Karaibów ukwiał Stichodactyla helianthus poraża ofiary jadem zgromadzonym w czułkach. Sparaliżowane nim małe rybki natychmiast znikają w jego otworze gębowym. Peptydy zawarte w jadzie ukwiałów od dawna budzą zainteresowanie naukowców.
Wiele nadziei wiąże się z wyizolowanym związkiem chemicznym zwanym dalazatydem. Trwa właśnie druga faza badań klinicznych sprawdzających jego skuteczność w leczeniu chorób autoimmunologicznych. Dalazatyd nie powoduje obniżenia aktywności całego systemu immunologicznego, jak w przypadku innych leków.
Potrafi natomiast selektywnie blokować kanały jonowe w tych komórkach odpornościowych, które są nadmiernie aktywne w schorzeniach takich jak stwardnienie rozsiane, reumatoidalne zapalenie stawów, łuszczyca i toczeń rumieniowaty. Nad lekiem pracuje Kineta, firma biotechnologiczna z siedzibą w Seattle.
Jad węża
Węże najbardziej kojarzą nam się z jadowitymi stworzeniami. Są też najlepiej przebadane pod kątem poszukiwania nowych źródeł leków. Wiele medykamentów na bazie jadu węży stosowanych jest w chorobach układu krążenia.
Już w latach 60. XX w. zaobserwowano, że pracownicy plantacji bananów po ukąszeniu przez pewien gatunek węża często mdleli z powodu nagłego spadku ciśnienia krwi. Doprowadziło to naukowców do odkrycia związku chemicznego znajdującego się w jadzie żararaki pospolitej (Bothrops jararaca), grzechotnika z Ameryki Południowej. Oparty na jego jadzie lek o nazwie kaptopryl rozszerza naczynia krwionośne i obniża ciśnienie tętnicze. Był to pierwszy powszechnie stosowany lek na bazie jadu węża.
Z kolei występujący na południowym wschodzie USA grzechotniczek karłowaty (Sistrurus miliarius) ma jad o właściwościach przeciwzakrzepowych, który powoduje obfite krwawienie. Jedna z występujących w jego składzie toksyn została wykorzystana w produkcji leku o nazwie eptyfibatyd, podawanego pacjentom, u których występuje wysokie ryzyko zawału serca. Zmniejsza on agregację płytek krwi, co przeciwdziała powstawaniu zakrzepów – przyczyny zawałów i udarów.
Podobna toksyna występująca w jadzie żmii zwanej efą piaskową (Echis carinatus) jest składnikiem innego leku przeciwpłytkowego – tirofibanu. Z kolei remedium na zaburzenia akcji serca jest cenderytyd. To peptyd z jadu mamby zielonej połączony z peptydem z komórek wyściełających ludzkie naczynia krwionośne. Naukowcy z Francuskiego Instytutu Farmakologii Molekularnej i Komórkowej badają z kolei znieczulające właściwości jednej z toksyn wchodzącej w skład jadu czarnej mamby. Testy na myszach wykazały, że ma ona właściwości zbliżone do morfiny.
Jad pająków, skorpionów i wijów
Przed operacją onkolodzy muszą wiedzieć, gdzie dokładnie znajduje się guz nowotworowy. Pomyłka w ocenie może spowodować, że chirurg nie usunie całego nowotworu albo niepotrzebnie uszkodzi zdrowe tkanki. Chlorotoksyna – peptyd znajdujący się w jadzie skorpiona Leiurus quinquestriatus – wiąże się z komórkami glejaka, groźnego nowotworu mózgu. W połączeniu ze związkami fluorescencyjnymi jest wykorzystywana jako znacznik – „podświetla” obszar objęty chorobą.
Technologię tę opracowali naukowcy z Centrum Badań nad Nowotworami im. Freda Hutchinsona w USA. Doświadczenia na zwierzętach zakończyły się pomyślnie, teraz trwają testy z udziałem ludzi. Zdaniem badaczy jad skorpionów może być potencjalnym źródłem składników leków na zanik mięśni, przewlekły ból i zaburzenia erekcji.
Badania nad jadem innych stawonogów prowadzone przez zoologów na Uniwersytecie Queensland w Australii i chińskim Instytucie Kunming doprowadziły do odkrycia toksyny u skolopendry z gatunku Scolopendra subspinipes mutilans. Może ona stać się bazą nowych, silniejszych od morfiny, ale jednocześnie mniej uzależniających środków przeciwbólowych.
Jad stożków
Stożki to jadowite ślimaki występujące w ciepłych wodach Pacyfiku i żywiące się rybami. Atakują ofiarę przy pomocy kolca jadowego wystającego z otworu gębowego. Białko ich jadu blokuje komórki nerwowe, uniemożliwiając im przesyłanie sygnałów do mózgu, co prowadzi do paraliżu zdobyczy. Zostaje ona wchłonięta i strawiona przez ślimaka. Toksyna zabójcza dla małych rybek okazała się zbawienna dla człowieka – jest wykorzystywana do produkcji leków przeciwbólowych.
Stosowana w medycynie zikonotyna jest syntetyczną kopią peptydu z jadu ślimaka Conus magnus, zwanego również magicznym stożkiem. Jest wielokrotnie silniejsza od morfiny, więc stosuje się ją w terapii silnego bólu przewlekłego. Lek jest wprowadzany bezpośrednio do płynu mózgowo-rdzeniowego. Naukowcy z Uniwersytetu w Utah badają właściwości toksyny jadu innego ślimaka, która ma zdolność oddziaływania na receptory nikotynowe w mózgu.
Conus geographus to jadowity ślimak nazywany stożkiem palacza. Ukąszona przez niego ofiara przed śmiercią ma czas tylko na wypalenie papierosa / fot. Reinhard Dirscherl/ullstein bild via Getty Images
Biorą one udział w powstawaniu uzależnienia od nikotyny, ale odgrywają też rolę w rozwoju choroby Alzheimera i Parkinsona, schizofrenii oraz raka płuc. Ponieważ stożki występują w wielu gatunkach, a każdy z nich produkuje zupełnie inny rodzaj jadu, nowych składników leków może być jeszcze więcej
Nie próbuj tego w domu
Fakt, że jady mają tyle medycznych właściwości, nie oznacza, że lekarze zalecają domową hodowlę groźnych węży czy pająków. – Jad jest złożoną mieszanką toksyn. Aby zdobyć cząstkę o właściwościach leczniczych, należy ją z niego wyizolować – przypomina dr Takács.
Pomysł nie jest nowy. Właściwości lecznicze wydzielin jadowitych zwierząt znano już w starożytnych cywilizacjach. Pierwszy lek – obniżający ciśnienie tętni- cze krwi kaptopryl – powstał w Wielkiej Brytanii w 1981 r. na bazie jadu węża zwanego żararaką. – Dziś na rynku jest około 20 leków, które bazują na składnikach jej jadu – mówi dr Takács. Są stosowane w leczeniu całego spektrum dolegliwości: od chorób serca po cukrzycę.
Jednak dopiero od niedawna naukowcy mają techniczne możliwości systema- tycznego badania toksyn zwierzęcych pod kątem zawartości potencjalnych substancji medycznych. Aby pobrać próbki od kolejnych egzotycznych stworzeń, dr Takács przemierza najodleglejsze zakątki świata. Jest też współtwórcą rozwiązań technologicznych służących do ekstrakcji pojedynczych molekuł z jadów. Opracowana przez niego metoda ułatwia tworzenie baz danych, takich jak wspomniany wcześniej Światowy Bank Toksyn, które można przeszukiwać pod kątem najbardziej obiecujących składników leków.
– Wyobraźmy sobie takie połączenie cząsteczek produkowanych przez węża, skorpiona czy jadowitego ślimaka, które da nam substancję naturalną, ale jednocześnie posiadającą nowe właściwości lecznicze – mówi dr Takács. W przyrodzie jest nadal ok. 20 mln toksyn czekających na przebadanie. Wydaje się to więc pewne, że do naszych domowych apteczek trafi jeszcze niejeden lek wyprodukowany z jadu. Prezentujemy najciekawsze źródła brane obecnie pod uwagę przez naukowców.
