เหตุใดนักวิทยาศาสตร์จึงค้นหายาใหม่ ๆ ในมหาสมุทร
ในขณะที่นักวิจัยทางการแพทย์พยายามอย่างต่อเนื่องในการปรับปรุงสุขภาพของมนุษย์บางคนก็หันมาสนใจมหาสมุทรเพราะเชื่อว่าทะเลของโลกอาจมีเคมีในการต่อสู้กับโรคที่แปลกใหม่
มหาสมุทรครอบคลุมพื้นที่มากกว่า 2 ใน 3 ของโลก ตามสุภาษิตเรารู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับพื้นผิวของดวงจันทร์มากกว่าที่เราทำเกี่ยวกับก้นมหาสมุทร
ความสามารถของทะเลในการเปลี่ยนจากความมืดมิดที่โกรธเกรี้ยวไปสู่ความสงบที่เงียบสงบและใสแจ๋วได้สร้างความหวาดกลัวและล่อลวงมนุษยชาติตั้งแต่เราไปที่ชายหาดครั้งแรก
ด้วยธรรมชาติที่กว้างใหญ่และไม่ได้ใช้งานของมหาสมุทรโลกจึงเป็นเรื่องที่สมเหตุสมผลที่จะดำดิ่งลงไปในการตามล่าหาวิธีการรักษาใหม่ ๆ ที่เป็นนวัตกรรมใหม่
สัตว์ทะเลพืชและจุลินทรีย์ได้พัฒนากลุ่มสารเคมีที่เป็นเอกลักษณ์เพื่อป้องกันตัวเองและช่วยในการสื่อสาร นักวิทยาศาสตร์อยากทราบข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับสารประกอบใหม่เหล่านี้
มองไปทะเลทำไม?
มีสาเหตุหลายประการที่ทำให้สิ่งมีชีวิตในทะเลมีการคัดเลือกโมเลกุลที่แตกต่างกัน ตัวอย่างเช่นสัตว์ที่ยึดกับพื้นและไม่มีการชุบเกราะเช่นฟองน้ำและปะการังจำเป็นต้องหาวิธีอื่นในการป้องกันตัวเอง ในหลาย ๆ กรณีสารเคมีเป็นอาวุธที่พวกเขาเลือก
นอกจากนี้สิ่งมีชีวิตในทะเลมักจะมีระบบภูมิคุ้มกันแบบดั้งเดิมและบางชนิดอาศัยอยู่ในแหล่งที่อยู่อาศัยที่แออัดเช่นแนวปะการังซึ่งการปกป้องตัวเองเป็นงานประจำ
ในขณะเดียวกันสิ่งมีชีวิตในมหาสมุทรจำเป็นต้องดึงดูดสิ่งมีชีวิตบางชนิดและขับไล่สิ่งมีชีวิตอื่น ๆ พวกเขายังต้องประสานการสืบพันธุ์โดยการซิงโครไนซ์การปล่อยไข่และสเปิร์มสู่สิ่งแวดล้อม สิ่งเหล่านี้ล้วนต้องการโมเลกุลทางชีวภาพที่ใช้งานอยู่
สัตว์และพืชที่อาศัยอยู่ในมหาสมุทรนั่งและว่ายน้ำในอ่างแบคทีเรียเชื้อราและสิ่งมีชีวิตอื่น ๆ โดยตั้งใจที่จะเปลี่ยนให้เป็นอาหารหรือบ้าน
ความหลากหลายของภัยคุกคามนี้บังคับให้วิวัฒนาการต้องเผชิญกับการต่อสู้ทางเคมีที่ซับซ้อนมากขึ้น สารประกอบที่เกิดขึ้นบางส่วนอาจเป็นประโยชน์สำหรับการทำสงครามกับโรคของเราเอง
“ ลองพิจารณา […] การกินเนื้อคนทั่วไปของทะเล ทุกคนที่สิ่งมีชีวิตเป็นเหยื่อซึ่งกันและกันดำเนินสงครามชั่วนิรันดร์นับตั้งแต่โลกเริ่มต้นขึ้น”
เฮอร์แมนเมลวิลล์โมบี้ดิ๊ก
ทะเลโบราณ
ความหลงใหลในท้องทะเลของนักวิจัยทางการแพทย์ไม่ใช่เรื่องใหม่ หลักฐานชิ้นแรกของมนุษย์ที่ใช้ยาจากมหาสมุทรมาจากประเทศจีนในปี 2953 ก่อน ส.ศ. ในรัชสมัยของจักรพรรดิ Fu Hsi มีการเก็บภาษีจากผลกำไรที่มาจากยาที่ได้จากปลา
ข้ามไปข้างหน้าสองสามพันปีสู่ทศวรรษที่ 1950 นักเคมีอินทรีย์ชื่อ Werner Bergmann ได้แยกนิวคลีโอไซด์จำนวนหนึ่งออกจากฟองน้ำสายพันธุ์แคริบเบียนที่เรียกว่า Cryptotethya crypta.
สารเคมีเหล่านี้เป็นแรงบันดาลใจในการสร้างยารุ่นใหม่โดยนักวิทยาศาสตร์ได้มาจากยาสองชนิดที่เรียกว่า Ara-A และ Ara-C จากนิวคลีโอไซด์เหล่านี้ แพทย์ใช้ Ara-A ในการรักษาการติดเชื้อเริมและ Ara-C เพื่อรักษามะเร็งเม็ดเลือดขาวชนิดไมอีลอยด์เฉียบพลันและมะเร็งต่อมน้ำเหลืองชนิดไม่ใช่ฮอดจ์กิน
ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาการจัดหายาจากมหาสมุทรได้รับความสนใจกลับมาอีกครั้ง ด้านล่างนี้เรามีตัวอย่างล่าสุดบางส่วน
สารพิษจากหอยทากทะเล
จอมเวท Conus เป็นหอยทากทะเลที่มีพิษซึ่งมีขนาดเล็กจิ๋วและเปลือกตกแต่งเชื่อว่าเป็นสารพิษต่อระบบประสาทที่ร้ายแรง
อาวุธเคมีของสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังนี้คือสารพิษซึ่งเป็นกลุ่มของสารพิษที่มีความผันแปรสูงซึ่งแม้ว่าหอยทากจะใช้มันเพื่อฆ่าปลา แต่ก็มีมากกว่าความสามารถในการฆ่ามนุษย์ได้
มีหลายร้อยชนิดของหอยทากกรวยอื่น ๆ รวมทั้งกรวยภูมิศาสตร์ บางครั้งผู้คนมักเรียกหอยตัวนี้ว่าหอยทากเนื่องจากหลังจากได้รับพิษแล้วคุณจะมีเวลามากพอที่จะสูบบุหรี่ก่อนที่คุณจะตาย
Ziconotide เป็นโคโนทอกซินสังเคราะห์ที่ทำงานเป็นยาบรรเทาอาการปวดและมีฤทธิ์มากกว่ามอร์ฟีน 1,000 เท่า ผู้คนอาจใช้มันเพื่อรักษาอาการปวดเรื้อรังที่เป็นผลมาจากสภาวะต่างๆเช่นมะเร็งเอชไอวีระยะที่ 3 และความผิดปกติทางระบบประสาทบางอย่าง
ที่สำคัญอย่างที่ผู้เขียนคนหนึ่งเขียนว่า“ การใช้ ziconotide เป็นเวลานานไม่ได้นำไปสู่การพัฒนาของการเสพติดหรือความอดทน”
อย่างไรก็ตามเนื่องจาก ziconotide ใช้ได้ผลก็ต่อเมื่อผู้เชี่ยวชาญด้านการดูแลสุขภาพส่งมันเข้าไปในน้ำไขสันหลังโดยตรง (ทางช่องไขสันหลัง) จึงใช้เฉพาะเมื่อการรักษาอื่น ๆ ล้มเหลวหรือไม่สามารถดำเนินการได้
การรักษามะเร็งจากใต้เกลียวคลื่น
แม้จะมีการวิจัยมานานหลายปี แต่มะเร็งก็ยังพิสูจน์ได้ว่าเป็นถั่วที่ยากต่อการแตก แม้ว่าการรักษาจะดีขึ้นอย่างมาก แต่นักวิทยาศาสตร์ก็กระตือรือร้นที่จะรับมือกับสารเคมีออกฤทธิ์ทางชีวภาพใหม่ ๆ ที่อาจช่วยในการต่อสู้ได้ นักวิจัยด้านมะเร็งบางคนจุ่มนิ้วเท้าลงในมหาสมุทร
ล่าสุดกลุ่มนักวิจัยได้ตรวจสอบโมเลกุลที่สกัดจากแลมเพรย์ซึ่งเป็นปลากาฝากที่ไม่มีกรามและมีสายเลือดโบราณ โดยเฉพาะอย่างยิ่งพวกเขาสนใจสิ่งที่เรียกว่าตัวรับ lymphocyte ตัวแปร (VLRs)
VLRs กำหนดเป้าหมายไปที่เมทริกซ์ภายนอกเซลล์ (ECM) ซึ่งเป็นเครือข่ายของโมเลกุลที่ทำงานระหว่างเซลล์ ECM มีบทบาทที่หลากหลายในร่างกาย ตัวอย่างเช่นมันให้การสนับสนุนโครงสร้างสำหรับเนื้อเยื่อช่วยให้เซลล์และเนื้อเยื่อยึดติดกันและช่วยในการสื่อสารระหว่างเซลล์กับเซลล์
ในขณะที่ VLRs กำหนดเป้าหมายไปที่ ECM นักวิจัยเชื่อว่าพวกเขาสามารถทำหน้าที่เป็นล่อยาที่สามารถขนส่งสารเคมีผ่านอุปสรรคเลือดสมองที่ไม่สามารถผ่านได้ตามปกติและตรงไปยังสมอง
พวกเขาตั้งทฤษฎีว่าหาก VLR สามารถข้ามอุปสรรคเลือดและสมองซึ่งเป็นอุปสรรคต่อยาส่วนใหญ่ได้พวกเขาอาจสามารถรักษาเงื่อนไขบางอย่างรวมถึงมะเร็งสมองและโรคหลอดเลือดสมองได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น งานเบื้องต้นของพวกเขาในแบบจำลองเมาส์ทำให้เกิดผลลัพธ์ที่น่ายินดี
มหัศจรรย์ของฟองน้ำ
ฟองน้ำเป็นที่สนใจของนักวิจัยยารักษาโรคมะเร็ง ในความเป็นจริงผู้เขียนบทวิจารณ์ในหัวข้อนี้ยังอ้างถึงพวกเขาว่าเป็น "คลังสมบัติยา" ด้วยซ้ำ พวกเขาเขียน:
“ ทุกๆปีมีการแยกผลิตภัณฑ์จากธรรมชาติและสารประกอบใหม่ ๆ ประมาณ 5,300 ชนิดจากฟองน้ำทะเล […] สารประกอบดังกล่าวพิสูจน์แล้วว่ามีฤทธิ์ต้านเชื้อแบคทีเรียไวรัสต้านเชื้อรายาต้านมาลาเรียต้านมะเร็งภูมิคุ้มกันและฤทธิ์ของหัวใจและหลอดเลือด”
ฟองน้ำ Halichondria okadai มีหน้าที่ผลิตสารเคมีชนิดหนึ่งซึ่งนักวิจัยได้จำลองและเปลี่ยนชื่อเป็นเอริบูลิน
ในการศึกษาในปี 2010 เกี่ยวกับผู้หญิงที่เป็นมะเร็งเต้านมที่มีการแพร่กระจายสารประกอบดังกล่าวช่วยยืดอายุการใช้งานของผู้เข้าร่วม ในเวลานั้นศ. คริสโตเฟอร์ทเวลฟ์ผู้เขียนตั้งข้อสังเกตว่าหวังว่า“ [t] ผลลัพธ์ที่เกิดขึ้นอาจทำให้อีริบูลินเป็นวิธีการรักษาแบบใหม่ที่มีประสิทธิภาพสำหรับผู้หญิงที่เป็นมะเร็งเต้านมระยะลุกลามระยะสุดท้าย”
แบคทีเรียในทะเล
นักวิทยาศาสตร์คนอื่น ๆ ได้ตรวจสอบสารประกอบที่เรียกว่า seriniquinone จาก Serinicoccusซึ่งเป็นแบคทีเรียในทะเลที่หายาก นักวิทยาศาสตร์แสดงให้เห็นว่าสารเคมีนี้สามารถเลือกทำลายเซลล์มะเร็งเมลาโนมาในห้องปฏิบัติการได้
แม้ว่า seriniquinone จะอยู่ห่างไกลจากความพร้อมสำหรับการใช้งานในมนุษย์ แต่การศึกษาตั้งแต่เดือนกุมภาพันธ์ 2019 ทำให้เราเข้าใกล้อีกขั้นหนึ่ง นักวิทยาศาสตร์ระบุส่วนต่างๆของโมเลกุลที่ให้พลังในการต่อสู้กับมะเร็ง
แม้ว่าจะมีความจำเป็นต้องใช้วิศวกรรมเคมีและการทดลองทางคลินิกที่ครอบคลุมมากขึ้น แต่ผู้เขียนเชื่อว่า“ [o] verall การศึกษาเหล่านี้ชี้ให้เห็นว่าเป็นไปได้ที่จะออกแบบอนุพันธ์ของ seriniquinone เฉพาะของ melanoma ที่มีคุณสมบัติคล้ายยา”
ยาตัวหนึ่งที่มีการทดลองทางคลินิกและนำไปสู่การใช้งานทั่วไปคือ trabectedin ซึ่งรู้จักกันในชื่อแบรนด์ Yondelis ผู้ผลิตได้รับยานี้จากสารสกัดจาก Ecteinascidiaหรือที่เรียกกันทั่วไปว่า sea squirt ซึ่งเป็นสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังในทะเลที่มีลักษณะคล้ายถุง
นักวิจัยได้ระบุคุณสมบัติต้านมะเร็งของสารสกัดจากน้ำทะเลเป็นครั้งแรกในช่วงปลายทศวรรษที่ 1960 และจากการตรวจสอบอย่างละเอียดตอนนี้นักวิจัยได้ค้นพบวิธีการสังเคราะห์และผลิตในปริมาณที่มากขึ้น
Yondelis เป็นผลงานของงานชิ้นนี้และขณะนี้ได้รับการอนุมัติให้รักษาโรคเนื้อเยื่ออ่อนในรัสเซียยุโรปและเกาหลีใต้ นักวิทยาศาสตร์กำลังทดลองใช้กับมะเร็งอื่น ๆ เช่นมะเร็งต่อมลูกหมากและมะเร็งเต้านม
ความต้านทานยาปฏิชีวนะ
การคุกคามของการดื้อยาปฏิชีวนะแทบจะไม่ทำให้จิตใจของนักวิจัยทางการแพทย์อยู่ในระดับแนวหน้า เชื้อโรคจำนวนมากขึ้นเรื่อย ๆ ไม่สามารถใช้กับยาปฏิชีวนะสมัยใหม่ได้ การขาดความอ่อนไหวนี้ทำให้พวกเขามีความท้าทายในการรักษามากขึ้นดังนั้นจึงเป็นอันตรายมากขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ
จากข้อมูลของศูนย์ควบคุมและป้องกันโรค (CDC) การดื้อยาปฏิชีวนะเป็น“ ความท้าทายด้านสาธารณสุขที่ใหญ่ที่สุดในยุคของเรา”
กำลังดำเนินการค้นหาสารประกอบใหม่ ๆ ที่สามารถเติมเต็มช่องว่างที่เพิ่มขึ้นซึ่งยาปฏิชีวนะที่ไม่มีประสิทธิภาพได้ทิ้งไว้
บางคนในภารกิจนี้หันไปหาทะเลและกลุ่มหนึ่งให้ความสำคัญกับเมือกปลาซึ่งเป็นสารเคลือบ gloopy ที่ครอบคลุมสิ่งมีชีวิตบางชนิด
น้ำเมือกนี้ทำงานอย่างหนักเพื่อทำลายเชื้อโรคในสิ่งแวดล้อมทางทะเลดังนั้นนักวิทยาศาสตร์บางคนจึงสงสัยว่ามันอาจช่วยต่อสู้กับเชื้อโรคบนบกได้หรือไม่
นักวิจัยจาก California State University ใน Fullerton และ Oregon State University ใน Corvallis สามารถแยกแบคทีเรียที่แตกต่างกัน 47 สายพันธุ์ออกจากเมือกได้ พวกเขาเติบโตแบคทีเรียเหล่านี้และลดจำนวนลงในสารสกัดทางเคมี
จากนั้นพวกเขาทดสอบสารสกัดนี้กับเชื้อโรคอื่น ๆ และพบว่าแบคทีเรีย 5 สายพันธุ์มีประสิทธิภาพสูงในการต่อต้านเมธิซิลลิน เชื้อ Staphylococcus aureus (MRSA) ในขณะที่สามมีผลกับ Candida albicans.
พวกเขานำเสนอข้อค้นพบเบื้องต้นในการประชุมและนิทรรศการแห่งชาติของ American Chemical Society Spring 2019
การศึกษาอื่นซึ่งให้ความสำคัญใน พรมแดนด้านจุลชีววิทยา ตรวจสอบ Laminaria ochroleucaสาหร่ายทะเลชนิดหนึ่งที่เป็นแหล่งที่อุดมไปด้วยแอคติโนแบคทีเรีย
แอคติโนแบคทีเรียเป็นสิ่งที่น่าสนใจอย่างยิ่งสำหรับนักวิจัยทางการแพทย์ ในฐานะที่เป็นผู้เขียนของการศึกษาอธิบายว่า“ ฤทธิ์ทางชีวภาพที่รายงานจากแอคติโนแบคทีเรีย [ผลิตภัณฑ์จากธรรมชาติ] ได้แก่ การต้านเชื้อแบคทีเรียเชื้อรายาต้านมะเร็งสารต้านมะเร็งการต้านการอักเสบยาต้านไวรัสพิษต่อเซลล์และภูมิคุ้มกัน”
สารสกัดจากแอคติโนแบคทีเรียบางชนิดมีประสิทธิภาพในการต่อต้าน ค. albicans และ S. aureus. ที่น่าสนใจตามที่ดร. Maria de Fátima Carvalho ผู้เขียนอาวุโสกล่าวว่า“ สารสกัด 7 ชนิดยับยั้งการเจริญเติบโตของเต้านมและโดยเฉพาะมะเร็งเซลล์ประสาทในขณะที่ไม่มีผลต่อเซลล์ที่ไม่เป็นมะเร็ง”
ต้านทานเชื้อรา
นอกเหนือจากปัญหาการดื้อยาปฏิชีวนะแล้วปัญหาคู่ขนานของการดื้อยาต้านเชื้อรา: ยาที่ฆ่าเชื้อราก็ทำให้ฟันสูญเสียเช่นกัน บางคนหวังว่าฟองน้ำทะเลอาจช่วยได้
ตัวอย่างเช่นงานวิจัยพบว่าสารสกัดจากสารเคมี จัสปิส ชนิดของฟองน้ำมีผลกับ ค. albicans ในรูปแบบเมาส์
ในทำนองเดียวกันการศึกษาพบว่า eurysterols A และ B ซึ่งเป็นสารเคมีสองชนิดจากฟองน้ำของสกุล Euryspongia, “ จัดแสดงฤทธิ์ต้านเชื้อราต่อต้านแอมโฟเทอริซินสายพันธุ์ B และสายพันธุ์ป่าของ [ค. albicans].” พวกเขายังฆ่าเซลล์มะเร็งลำไส้ใหญ่ของมนุษย์ในห้องปฏิบัติการ
นักวิทยาศาสตร์ค้นพบสารประกอบใหม่ ๆ ประมาณ 1,000 ชนิดในมหาสมุทรในแต่ละปี ดังที่ผู้เขียนคนหนึ่งอธิบายว่าพวกเขา“ มักจะมีลักษณะโครงสร้างที่แปลกใหม่ซับซ้อนและหลากหลาย”
อย่างไรก็ตามยังมีสารประกอบที่ได้จากทะเลน้อยมากที่มีบทบาทในการรักษาโรค เหตุใดเราจึงไม่ใช้สารเคมีใหม่เหล่านี้มากขึ้น?
ช่องว่างระหว่างเคมีกับคลินิก
ประการแรกเช่นเดียวกับยาทดลองใด ๆ มีการก้าวกระโดดครั้งใหญ่ระหว่างจานเพาะเชื้อในห้องปฏิบัติการและผู้ป่วย ในสิ่งมีชีวิตยาไม่ตอบสนองในแบบที่นักวิทยาศาสตร์คาดหวังเสมอไป
ประการที่สองยาหลายชนิดมีผลข้างเคียงที่เป็นพิษซึ่งทำให้ไม่สามารถใช้งานได้ ปัญหาเหล่านี้ไม่ใช่ทางตันเนื่องจากเภสัชกรและนักเคมีสามารถปรับแต่งโมเลกุลหรือออกแบบสารเคมีที่คล้ายกันได้ แต่ก็ต้องใช้เวลาทั้งหมด
ปัญหาสำคัญอีกประการหนึ่งคือการสร้างสารเคมีที่ได้จากทะเลในปริมาณที่เพียงพอ สิ่งมีชีวิตหลายชนิดไม่สามารถอยู่รอดจากการถูกกักขังหรือต้องการสภาพแวดล้อมที่เฉพาะเจาะจงและดูแลรักษายาก อีกครั้งนั่นหมายความว่านักวิทยาศาสตร์ต้องหาวิธีจำลองโมเลกุลที่สนใจซึ่งเป็นเส้นทางที่ยาวและซับซ้อน
เมื่อพูดถึงประเด็นเหล่านี้ผู้เขียนบทวิจารณ์เขียนว่า“ พลังของการสังเคราะห์สารอินทรีย์และเคมีบำบัดจะต้องเกิดขึ้น” เหล่านี้เป็นห่วงทางเทคนิคราคาแพงที่จะข้ามผ่าน
สรุปได้ว่าแม้ว่าจะมีคำมั่นสัญญามากมายในท้องทะเลของโลก แต่หนทางที่เป็นไปได้หลายเส้นทางนั้นยาวและคดเคี้ยวและจะไม่มีการชนะอย่างรวดเร็ว
ในขณะที่มนุษย์เพิ่มความกดดันให้กับระบบนิเวศทางทะเลความกังวลเกี่ยวกับสุขภาพของมหาสมุทรของเรากำลังทำให้เกิดไข้ อาจเป็นไปได้ว่ายาที่มีศักยภาพในอนาคตกำลังจะหายไปก่อนที่นักวิทยาศาสตร์จะมีโอกาสเก็บเกี่ยว
