3 моторошні сканування, які можуть змінити стан здоров'я
Багатьох з нас лякають або відбивають «міні-звірі», такі як комахи та павуки. Ми часто розглядаємо таких звірів як шкідників, але ці крихітні істоти могли б зберігати секрет поліпшення здоров'я та терапії. У цій функції Spotlight ми пояснюємо, як три “моторошні сканування” можуть революціонізувати дослідження здоров’я.
Люди завжди мали стосунки любові і ненависті з тваринами, які, як правило, зачаровують і відбивають нас однаковою мірою.
Одне дослідження, опубліковане в 2017 році та охоплює Медичні новини сьогодні виявив, що страх людей перед моторошними повзаннями може бути «вбитий» у наш мозок і що ми можемо мати таку недовіру до істот, таких як павуки, навіть у дитинстві.
Проте комахи, павукоподібні та інші тварини також зачаровують людей - можливо, тому, що вони так сильно відрізняються від нас. Зрештою, метелики можуть смакувати ногами, павуки можуть «чути» через маленькі волоски на ногах, а розрізаний навпіл черв’як може регенерувати «хвіст» свого тіла.
Письменники та інші художники заглядали у світ комах сотні років, з побоюванням від того, що вони там знайшли.
Поет і живописець 18 століття Вільям Блейк був настільки захоплений мізерними істотами, що колись, нібито, йому здавалося, що він бачив у своїх мріях привид блохи, якого потім малював.
Франц Кафка, на початку століття, з іншого боку, чудово побудований на огиді, яку багато людей відчувають, коли натрапляють на помилок у своїх улюблених будинках, написавши оповідання «Метаморфоза».
У цій казці головний герой, Грегор Самса, прокидається одного ранку, не відчуваючи себе. Він став “ungeheures Ungeziefer”, що в грубому перекладі з німецької означає “страшний шкідник” - комаха, що піднімає волосся.
Але нещодавні дослідження показують, що тварини захоплюють і їх варто вивчати не лише через свою „потойбічність” чи через їхні стосунки з людьми та іншими видами.
Цим міні-звірам насправді можна багато чого навчити та запропонувати в контексті клінічних досліджень. У цій функції Spotlight ми розглядаємо, як три моторошні сканування можуть змінити вигляд здоров'я та медичної терапії.
1. Павуки можуть ткати нові обробки
Синдром подразненого кишечника (СРК) відноситься до супутньої групи симптомів шлунково-кишкового тракту, включаючи діарею та біль у животі, які можуть серйозно вплинути на якість життя людини. Згідно з даними, опублікованими в 2014 році, приблизно 11% населення світу живе з СРК.
У 2016 році дослідники з Університету Аделаїди в Австралії, Університету Джона Хопкінса в Балтіморі та інших співпрацюючих установ виявили нову потенційну мішень для лікування болю, пов’язаного із СРК - у отруті павука.
Більш конкретно, команда виявила, що токсини, що виробляються видами тарантулів, Матеріал гетероскодри, змогли активувати білок (іонний канал), NaV1.1, який присутній у кишкових нервах, що посилають больові сигнали.
Дослідники вважали, що це відкриття може призвести до більш цілеспрямованого лікування болю при СРК. І справді, у 2018 році члени початкової групи опублікували нове дослідження, повідомляючи, що вони знайшли спосіб блокування больового сигналу в мишачих моделях СРК.
Також у 2018 році дослідники з Університету Квінсленда та Інституту неврології та психічного здоров’я Флорі - обидва в Австралії - обнулили терапевтичні властивості пептиду, присутнього в отруті павука: Hm1a.
Команда, очолювана професором Гленом Кінгом з Квінслендського університету, змогла використовувати Hm1a для вибіркової активації NaV1.1 на мишачих моделях синдрому Древе, важкої форми епілепсії. Завдяки цьому дослідники змогли усунути напади мишей, яких вони лікували молекулою отрути павука.
"Павуки вбивають свою здобич через сполуки отрути, які націлені на нервову систему", - зазначає співавтор дослідження професор Стівен Петру.
"Мільйони років еволюції вдосконалили отруту павука для конкретного націлювання на певні іонні канали, не викликаючи побічних ефектів на інші, а ліки, отримані з отрути павука, зберігають цю точність", - продовжує професор Петру, аргументуючи, що нинішні результати його команди можуть призвести до нових ефективні методи лікування судом при синдромі Драве.
Секрети та потенціал шовкового павука
Але отрута павука - не єдиний напрямок біомедичних досліджень. «Шовк-павук є найскладнішим біологічним матеріалом, - говорить Джессіка Гарб, доцент кафедри біологічних наук Університету штату Массачусетс Лоуелл.
"Вони міцніші за сталь, але важать набагато менше, і деякі павукові шовки можна розтягнути в три рази довжиною, не зламавшись", - продовжує вона. З цих причин Гарбс та його колеги вивчали цей неймовірно тонкий та еластичний матеріал, маючи на меті з'ясувати, що надає павуковій шовковій міцності та універсальності.
У 2018 році Гарб та його колеги отримали грант у розмірі 335 000 доларів від Національного наукового фонду на їх дослідження шовку-павука. Розкривши його таємницю, слідчі сподіваються, що їм вдасться придумати формулу біоматеріалів наступного покоління.
"Наприклад, ці матеріали можуть бути використані для вдосконалення шоломів та бронежилетів або інших захисних засобів, таких медичних пристроїв, як протезування, бинти та шви, навіть спортивне спорядження".
Джессіка Гарб
2. Таргани: від шкідника до зілля
Набагато злоякісний тарган також виявляється повним потенціалом, коли йдеться про допомогу в дослідженнях охорони здоров'я. Звіти минулого року вказують, що в Китаї існують тарганові ферми, на яких підприємці дозволяють тарганам вільно розмножуватися в ретельно санітарному середовищі.
Однак ферма запечатує долю цих бідних тваринок. Коли вони досягнуть зрілості, «фермери-таргани» перетирають їх у пасту, яка повинна допомагати лікувати шлунково-кишкові проблеми.
Ця практика сягає корінням у давньокитайські традиції, які стверджують, що таргани можуть мати терапевтичне застосування. Але чи це правда?
Згідно з попередніми дослідженнями, проведеними в 2010 році слідчими з Університету Ноттінгема у Великобританії, мозок тарганів і сарани містить не менше дев'яти молекул, які можуть вбити сильнодіючі стійкі до антибіотиків бактерії. Слідчі протестували американського таргана, а також два різних види сарани.
«Ми сподіваємось, що ці молекули в кінцевому підсумку можуть бути розроблені для лікування Кишкова паличка та MRSA [метицилін-стійкий Золотистий стафілокок] інфекції, які все більш стійкі до діючих ліків », - зазначає Саймон Лі, один із дослідників, що беруть участь у цьому дослідженні.
"Ці нові антибіотики потенційно можуть запропонувати альтернативи наявним в даний час препаратам, які можуть бути ефективними, але мають серйозні та небажані побічні ефекти", - стверджує Лі.
Чого нас можуть навчити матері-таргани
Таргани також можуть бути нашим наступним великим джерелом білка, згідно з дослідженням, представленим у Міжнародний союз з кристалографії у 2016 р. Один вид тарганів, Diploptera punctata (тихоокеанський жук-тарган),насправді виробляє форму молока для годування свого живого молодняку.
Це молоко, як виявили дослідники, утворює кристали білка в кишечнику молодняку. Ці кристали містять велику кількість білка, настільки велику, що співавтор дослідження Субраманій Рамасвамі назвав їх "повноцінною їжею".
Хоча слідчий припустив, що тарганове молоко може стати частиною нової арени білкових напоїв, він також визнав, що процес буде складним. Оскільки доїти комах неможливо, дослідникам довелося б знайти спосіб штучного отримання молока.
D. punctata також може стати новою твариною моделлю переваги щодо деяких аспектів клінічних досліджень, на думку Емілі Дженнінгс та його колег з Університету Цинциннаті в Огайо.
Дженнінгс вивчала генетичні маркери вагітної жінки D. punctata щоб зрозуміти, що відбувається на різних етапах під час вагітності комахи.
Нова модель, як сподівається дослідник, може мати більші застосування, а таргани можуть забезпечити більш дешевих тварин, з якими легше працювати, ніж ссавці, такі як миші.
“У нас понад 1000 тарганів на досить невеликому просторі, величезна популяція порівняно з тим, що ви можете утримувати з мишами. Режим годування тарганів - це вартість великого мішка собачого корму, який може тривати роками », - зазначає Дженнінгс.
3. Весь шум про отруту оси
Багато з нас перелякані осами, головним чином через їх, здавалося б, випадкову агресивну поведінку, а також тому, що їх жало може спричинити алергічні реакції, які можуть варіюватися від легкого набряку до повноцінної анафілаксії.
Але в їх укусі також є лікувальний потенціал - принаймні згідно з низкою клінічних досліджень, проведених за останні кілька років. Наприклад, одне дослідження, опубліковане в журналі Токсини у 2015 р. виявлено три пептиди, присутні в отрутах бджіл та ос, які, як стверджують автори, мають застосування в біомедицині.
Один з цих пептидів, мастопаран, присутній у отруті шершнів, паперових ос та соціальних ос. Він має протимікробні та противірусні властивості, серед інших видів терапевтичного потенціалу.
"Мастопаран самостійно або в поєднанні з іншими антибіотиками може бути перспективною альтернативою для боротьби з стійкими до антибіотиків бактеріями в клінічній практиці", - пишуть автори дослідження.
Однак дослідники також попереджають, що цей пептид може бути токсичним для здорових тканин, атакуючи бактерії та навколишні клітини. "Таким чином, необхідна розробка нових стратегій зменшення токсичних побічних ефектів мастопарану, тим самим покращуючи можливість клінічного застосування", - зазначають автори дослідження.
Інше дослідження, також з 2015 року, припускає, що Polybia-MP1 - мастопаран, присутній у отруті соціальної оси Полібія пауліста - був здатний пригнічувати проліферацію клітин раку сечового міхура та простати, а також клітин лейкемії, стійких до лікарських засобів.
Пептид робить це, забиваючи отвори в мембрани ракових клітин, змушуючи їх «просочувати» свій молекулярний вміст.
Ще більш дивно, що дослідження Каліфорнійського університету в Ріверсайді - опубліковане минулого року в Біохімія - визначив новий клас пептидів отрути оси, ампулексини, що виробляються Ампулекс компреси (смарагдова оса з біжутерії), яка може відкрити новий шлях лікування Паркінсона.
Оса із смарагдових коштовностей сумно відома - вона жалить тарганів, спочатку паралізуючи їх, а потім “контролюючи” їхній мозок, щоб таргани стали млявими і ними легко маніпулювати.
Зрештою, це дозволяє осам вставляти свої яйця в тіла тарганів, щоб личинки ос могли використовувати їх як перше джерело їжі, коли вони вилуплюються.
Настільки жахливим, як цей процес, він дав Каліфорнійському університету важливу перевагу - нерухомий стан ужалених тарганів подібний до деяких симптомів хвороби Паркінсона.
Оскільки ампулексини, здається, відповідальні за індукцію нерухомості, слідчі намагаються вивчити їх, сподіваючись, що це дозволить їм знайти нову клітинну мішень для лікування Паркінсона.
Ця функція Spotlight, можливо, не зробила багато для зменшення вашої недовіри до крихітних тваринок. Однак, прочитавши її, можливо, наступного разу, коли ви захочете втекти при вигляді оси або кинути тапочку на павука, ви знову подумаєте і подумаєте, що бідний маленький міні-звір коли-небудь може коли-небудь прокласти шлях до наступного великого медичного відкриття.
