Pirmą kartą atliktame tokio pobūdžio tyrime mokslininkai modifikavo kirmėlę Ancylostoma ceylanicum taip, kad ji gamintų antikūnus, kurie iš dalies neutralizuoja stiprų keturdantės pūsliažuvės nuodą tetrodotoksiną.
Šis metodas iki šiol buvo išbandytas su žiurkėnais, tačiau galutinis tikslas – jį pritaikyti žmonėms. Iš tiesų tyrimą finansavo JAV Gynybos departamentas, siekdamas sukurti apsauginius gydymo būdus kariniams pareigūnams, kurie susiduria su cheminėmis ar biologinėmis grėsmėmis - pavyzdžiui, tetrodotoksinu, teigia tyrimo bendraautorius, Jameso Cooko universiteto Australijos tropinės sveikatos ir medicinos instituto direktorius Alexas Loukasas.
Tačiau ateityje šie kirminai galėtų būti modifikuoti taip, kad gamintų įvairius kitus vaistus ir išskirtų juos žmogaus organizme, žurnale „Nature Communications“ paskelbtame straipsnyje teigia tyrimo autoriai. Pavyzdžiui, jie galėtų užtikrinti ilgalaikį lėtinių ligų, tokių kaip 2 tipo cukrinis diabetas ar uždegiminis žarnų sindromas, gydymą, sako A. Loukasas.
Susiję straipsniai
Nuo parazito iki antitoksinų gamyklos
Ankilostomos yra vieni iš seniausių žmonijos parazitų, kuriais užsikrečia daugiau nei 400 milijonų žmonių visame pasaulyje, daugiausia tropiniuose regionuose. Šie ploni žarnyno kirminai prisisiurbia prie žarnyno vidinės sienelės ir maitintasi krauju, tuo pačiu išskirdami įvairius priešuždegiminius ir imuninę sistemą slopinančius junginius, kurie neleidžia organizmui jų pašalinti.
Kiekvienas kirminas yra apie centimetro ilgio ir per dieną suvartoja mažiau nei du lašus kraujo, o sveiki nešiotojai dažnai nepatiria jokių infekcijos simptomų. Šiame tyrime naudota kirmėlė, A. ceylanicum, užkrečia žmones, šunis ir kates.
„Kirmėlė milijonus metų tobulino būdus, kaip užtikrinti ilgalaikį išlikimą žmogaus nešiotojo viduje ir kaip iš jo organizmo į mūsų organizmą perkelti molekules“, – teigia tyrimo bendraautorė Vašingtono universiteto medicinos mokyklos profesorė Makedonka Mitreva.
Šių parazitų gaminamų junginių mišinys jau parodė tam tikrą potencialą gydant medžiagų apykaitos sutrikimus, tokius kaip metabolinis sindromas ir 2 tipo cukrinis diabetas, taip pat celiakiją. Tačiau iki šiol tyrimai apsiribojo tik natūraliai kirmėlių gaminamomis molekulėmis.
Naujajame tyrime žengiama dar vienu žingsniu toliau. „Mes paklausėme: o kas, jei prie maždaug 1000 medžiagų, kurias kirminas jau išskiria, galėtume pridėti dar vieną molekulę – kažką, kas būtų naudinga žmonėms gydymo tikslais? – pasakoja M. Mitreva. - Šis tyrimas rodo, kad tai ne tik teorija. Tai veikia.“
Naudodama CRISPR genų redagavimo technologiją, mokslininkų komanda į kirmėlių genomą kiaušinio stadijoje įterpė geną, koduojantį antikūną, kuris, kaip žinoma, neutralizuoja mirtiną keturdantės pūsliažuvės nuodą tetrodotoksiną. M. Mitrevos komanda turėjo atidžiai apsvarstyti geno vietą, užtikrindama, kad jis netrukdytų kitoms svarbioms DNR sritims, tačiau vis tiek skatintų naujo baltymo gamybą ir išskyrimą.
Tada komanda užkrėtė žiurkes 80–100 modifikuotų parazitų lervų. Subrendusios suaugusios kirmėlės, turinčios naujai įterptą geną, sugebėjo pagaminti antikūną ir išskirti jį į žiurkių kraują. Vėliau iš užkrėstų žiurkių paimti kraujo mėginiai laboratoriniais eksperimentais iš dalies neutralizavo tetrodotoksino nuodus – tai parodė, kad kirmėlių pagaminti junginiai buvo aktyvūs žiurkių organizmuose.
Pasak A. Loukaso, teoriškai šis metodas galėtų būti pritaikytas ir kitų antikūnų ar peptidinių vaistų – trumpų baltymų fragmentų – išskyrimui, siekiant tiesiogiai gydyti virškinimo trakto sutrikimus.
„Mes svarstome galimybę aktyviai įvesti antikūnus, neutralizuojančius uždegiminius hormonus ar citokinus, – sakė jis, turėdamas omenyje tokių ligų kaip uždegiminė žarnų liga gydymą. - Taip pat galima pagalvoti apie galimybę sukurti kirminą, kuris išskiria labai labai mažus maisto alergenų kiekius, kad sumažintų šeimininko jautrumą vaikystės maisto alergijoms“.
Žvelgdama į ateitį, tyrėjų komanda nori prailginti kirminų išskiriamų terapinių molekulių veikimo trukmę - nes jie vienu metu gali pagaminti tik ribotą kiekį.
Nors gali atrodyti nelogiška užkrėsti žmogų parazitu, kad pačiam žmogui būtų geriau, ankilostomos iš tiesų pasižymi puikiu saugumo profiliu, sako A. Loukasas. Dėl jų biologijos ypatumų nėra jokios tikimybės, kad infekcija išsiveržtų iš kontrolės.
Ankilostomų lervos patenka į organizmą per odą ir migruoja į plonąją žarną, kur subręsta iki suaugusių individų, dažnai gyvenančių be pastebimo poveikio šeimininkui. Visi suaugusių parazitų kiaušinėliai turi išsiristi už šeimininko organizmo ribų, jie pasišalina su šeimininko išmatomis. Tai reiškia, kad suaugusių kirminų skaičius organizme išlieka gana pastovus.
Be to, vartojant vieną standartinio vaisto nuo kirminų dozę, infekcija išnyksta per 24 valandas. Taigi, bet kokie gydymo būdai, pagrįsti ankilostomų naudojimu, gali būti lengvai pašalinti iš žmogaus organizmo.
„Tai įdomu ir iš tiesų atveria visiškai naują terapinių molekulių gamybos ir tiekimo būdą“, – sako Loukasas.
Parengta pagal „Live Science“.