Dołącz do czytelników
Brak wyników

Biotechnologia i medycyna

20 września 2018

NR 29 (Wrzesień 2018)

Czy zwierzęta mogą być wykorzystane w biotechnologii i medycynie?

0 230

Czy wiecie, że wokół nas istnieje wiele organizmów, które mogą być masowo wykorzystywane m.in. do zwalczania „owadów kłopotliwych”, czyli szkodników, a nawet leczenia ludzi i zapobiegania chorobom? Fakt ten potwierdzają nagrody Nobla z dziedziny medycyny i fizjologii przyznane w 2015 roku. Jedna z nich dotyczyła wykorzystania Avermectinu, czyli produktu ubocznego metabolizmu bakterii glebowych (Streptomyces avermitilis), w leczeniu i profilaktyce walki z pasożytami, szczególnie w krajach tzw. trzeciego świata. Z kolei drugą nagrodę przyznano za odkrycie i opisanie Artemisininu, substancji izolowanej z Bylicy pospolitej (Artemisia vulgaris) w walce z malarią. Rośliny od lat są znane w medycynie tradycyjnej i nie tylko, z kolei bakterie w ostatnich dekadach zyskały sławę dzięki ich wykorzystaniu w leczeniu chociażby problemów z układem pokarmowym. A co ma nam do zaoferowania kolejne królestwo — Animalia? Bez wątpienia najstarszym zwierzęcym lekarzem jest pijawka lekarska (Hirudo medicinalis), która w swojej ślinie ma dwie substancje, a mianowicie hirudynę (zapobiega krzepnięciu krwi) oraz histaminę (rozszerza naczynia krwionośne). Co z innymi?

Lekarstwa na bazie jadu

Słysząc słowo „jad” większość z nas ma przed oczami węże, skorpiony, ukąszenia, ból, a ci z naprawdę czarnymi myślami nawet śmierć. Niektóre rodzaje jadu podnoszą ciśnienie i przyspieszają pracę serca, inne spowalniają tętno, jeszcze inne uśmierzają ból. Kilku naukowców już dawno zwróciło na to uwagę i wpadło na pomysł, że można spróbować stworzyć lekarstwa o ściśle określonym działaniu na bazie peptydów zawartych w jadzie różnych gatunków zwierząt. Tak na przykład powstał lek Captopril, powszechnie zażywany przez osoby z nadciśnieniem tętniczym, po zawałach serca czy mających problemy z niewydolnością krążenia. Lekarstwo powstało na bazie jadu żararaka (Bothrops jararaca), czyli jednego z najbardziej niebezpiecznych węży Ameryki Południowej. 
Z kolei jad helodermy arizońskiej (Heloderma suspectum), gada żyjącego w Ameryce Północnej został z sukcesem wykorzystany w leczeniu cukrzycy. Substancja znajdująca się w jadzie jaszczurki (eksenatyd) przyspiesza uwalnianie insuliny w jelitach. Wykorzystuje się ją w produkcji lekarstwa Byetta. Kolejnym ciekawym przykładem wykorzystania jadu w produkcji leków są ślimaki morskie z rodzaju Conus, znane wszystkim pod zwyczajową nazwą stożków. Dokładnie mowa tutaj o tzw. magicznym ślimaku (Conus magus), który żyje na dnie mórz Australii i Azji. Zikonotyna to peptyd znajdujący się w jadzie ślimaka, który został wykorzystany do produkcji silnego środka przeciwbólowego Prialt, który wykorzystywany jest w leczeniu ciężkiego, przewlekłego (długotrwałego) bólu u pacjentów.
Potencjalnych możliwości ukrytych w królestwie Animalia jest znacznie więcej. Obecnie pracuje się nad wykorzystaniem jadu pająka żyjącego w Ameryce Południowej, mianowicie Wałęsaka brazylijskiego (rodzaj Phoneutria). Toksyna w jadzie tego pająka to Tx2-6, która powoduje u mężczyzn bolesną i długotrwałą erekcję. W związku z tą dziwną konsekwencją działania jadu naukowcy pracują nad jego modyfikacją i wykorzystaniem w leczeniu problemów z erekcją. 
Gąbki, czyli Porifera, to jedne z najstarszych zwierząt i są niewątpliwie potencjałem biotechnologicznym i medycznym skrytym pod wodą. Niektórzy sugerują pojawienie się gąbek na długo przed kambryjską eksplozją życia, datując ich istnienie na 700–800 mln lat temu. Gąbki zasiedlają zarówno ekosystemy morskie, jak i słodkowodne, są osiadłymi filtratorami, które zamiast zwierząt przypominają raczej sztywny worek lub beczkę z otworem. Od lat naukowcy zastanawiali się, dlaczego gąbki nie są pożerane przez inne zwierzęta. Uważano, że jest to związane z ich szkieletem, który można określić jako ostre igiełki przebijające wszystko. Ale szczegół tkwi w czymś jeszcze, a są to tzw. metabolity wtórne. Wiele z nich odstrasza potencjalne drapieżniki, ale niektóre z metabolitów znalazły się w zasięgu zainteresowania różnych branży przemysłu, m.in. farmaceutycznego czy kosmetycznego. Gąbki produkują m.in. porfiryny – pomocne jako ligandy i katalizatory, terpenoidy – pomocne przy syntetyzowaniu witaminy A – oraz różne steroidy pełniące funkcje regulacyjne w organizmie.

Krew na wagę złota

Jednym z najstarszych zwierząt na Ziemi jest skrzypłocz, czyli przedstawiciel gromady Merostomata (staroraki). Zwierzak ten nie ewoluował najprawdopodobniej od prawie 300 milionów lat (z pewnością bez istotnych zmian), dlatego też nazywany jest żywą skamieniałością. Właściwie jest tak dziwny, że trudno go opisać. Najprościej można zdiagnozować to zwierzę jako charakteryzujące się 6 parami odnóży przykrytych dwudzielnym pancerzem przypominającym płaski hełm, który zakończony jest szpicem (telson). Zwierzęta te osiągają zwykle do 60 cm długości i ok. 5 kg wagi. Najbardziej popularnym skrzypłoczem jest Limulus polyphemus żyjący w Oceanie Atlantyckim. Podczas wycieczki po wschodnim wybrzeżu Stanów Zjednoczonych istnieje duże prawdopodobieństwo znalezienia skrzypłoczy na plaży. Krew skrzypłocza jest niebieska, a zamiast hemoglobiny tlen transportuje hemocyjanina. Krew tych zwierząt ma niezwykłe właściwości, ponieważ jest jałowa i reaguje na endotoksyny produkowane przez bakterie Gram-ujemne. W momencie kontaktu z bakteriami krew tworzy agregaty niszczące drobnoustroje. Obecnie krew ta wykorzystywana jest także w laboratoriach przy badaniu jałowości podłoży, substancji itp. Kiedyś miliony skrzypłoczy były wyrzucane na wybrzeża i zgarniane spychaczami, zbierane na nawóz itp. Dziś jest ich znacznie mniej (na szczęście nie są zagrożone wyginięciem), a ludzie dostrzegli ich niezwykłą wartość. Ze względu na swoje właściwości litr krwi skrzypłoczy jest wart od kilku do kilkunastu tysięcy dolarów. 

Co może nam dać jedwabnik poza jedwabiem?

Jedwabnik morwowy (Bombyx mori) to gatunek nocnego motyla. Analizy biogeograficzne wskazują, że gatunek ten może pochodzić z okolic Himalajów. Jedwabnik żywi się liśćmi morwy i od tysięcy lat wykorzystywany był przy produkcji jedwabiu. Larwa V stadium przed przepoczwarczeniem buduje kokon, który poza wykorzystaniem w produkcji jedwabiu okazuje się mieć potencjał medyczny i kosmetyczny. Kokony jedwabnika morwowego są źródłem dwóch białek: serycyny i fibroiny. Białka te wykazują działanie antybakteryjne, antyoksydacyjne oraz chroniące przed promieniowaniem UV. Dlatego też znalazły one zastosowanie w przemyśle kosmetycznym m.in. przy produkcji kremów. Ale ­najciekawsze przed nami. Zarówno serycyna, jak i fibroina znajdują zastosowanie w medycynie przy odbudowie uszkodzonych naczyń krwionośnych i nerwów, a także rekonstrukcji kości. To nie science fiction, a prawdziwe science. Bombyx mori to po prostu dobrze poznany motyl o słabo poznanym wykorzystaniu.

Pancerzyki owadów i skorupiaków w służbie cywilizacji

Chityna, czyli główny budulec pancerzy stawonogów, to nic innego jak wielocukier (polisacharyd). W drodze deacetylacji chitynę można przekształcić w chitozan o szerokim zastosowaniu aplikacyjnym. W medycynie chitozan wykorzystywany jest jako składnik opatrunków, ponieważ pełni funkcję hemostatyczną oraz antybakteryjną. Z kolei w laboratoriach wykorzystywany jest między innymi jako jeden ze składników pożywek, który hamuje wzrost niektórych gatunków grzybów. W przemyśle kosmetycznym wykor...

Pozostałe 70% treści dostępne jest tylko dla Prenumeratorów.

Co zyskasz, kupując prenumeratę?
  • 6 wydań czasopisma "Biologia w Szkole"
  • Dostęp do wszystkich archiwalnych artykułów w wersji online
  • ...i wiele więcej!
Sprawdź

Przypisy