Kropla jadu morskiego ślimaka zwanego stożkiem marmurowym wystarczyłaby do zabicia 20 ludzi. Dawka z jednego ukąszenia węża zwanego tajpanem pustynnym mogłaby uśmiercić setkę. Truciznami posługują się najróżniejsze zwierzęta: od owadów, pająków, ośmiornic i ślimaków po gady, a nawet niektóre ssaki i ptaki. Skład chemiczny jadów został udoskonalony przez miliony lat ewolucji w jednym celu – by siać spustoszenie. Mogą niszczyć komórki, paraliżować układ nerwowy, wywoływać krwotoki albo równie śmiercionośne zakrzepy.

Dla większości z nas brzmi to okropnie, ale u lekarzy budzi entuzjazm. „Różnica między lekarstwem a trucizną to jedynie kwestia dawki” – mawiał Paracelsus, uznawany za ojca współczesnej medycyny. Nic dziwnego, że ba-dacze chętnie sięgają po jady zwierząt w poszukiwaniu nowych terapii. „Przyroda ułatwiła nam pracę, bo od początku wiemy, że te substancje działają. Musimy jednak dowiedzieć się, na co dokładnie wpływają i w jaki sposób” – wyjaśnia dr Mandë Holford z City University of New York. Efekty tych badań mogą pomóc milionom pacjentów, czego dowodzą przypadki stosowanych dziś powszechnie „jadowitych” leków.

Węże: na nadciśnienie i ból

Pierwszy taki preparat trafił na rynek już w 1981 r. To lek na nadciśnienie o nazwie kaptopryl. Uzyskano go z jadu żararaki pospolitej. To jeden z najgroźniejszych węży Ameryki Południowej. Żararaka jest agresywna, często atakuje ludzi, z których co dziesiąty umiera, jeśli nie dostanie na czas surowicy neutralizującej jad. Badania wykazały jednak, że jeden z jego składników – białko o nazwie BPF – obniża ciśnienie tętnicze krwi u ludzi. Kaptopryl okazał się przełomowym lekiem – dziś produkowany jest przez niezliczone firmy farmaceutyczne na całym świecie.

Nic dziwnego, że badacze interesują się innymi zabójczymi wężami. Tak jest np. w przypadku afrykańskiej czarnej mamby. Jej ugryzienie jest śmiertelne, a jad należy do najbardziej neurotoksycznych – wyjątkowo sprawnie uszkadza układ nerwowy. Ale nie dotyczy to wszystkich jego składników. Jeden z nich, odkryty przed dwoma laty przez badaczy z francuskiego Centre National de la Recherche Scientifique, jest nietypowy. Nie niszczy neuronów, za to działa przeciwbólowo. I to nie byle jak.

Badania na myszach pokazały, że substancja nazwana przez uczonych mambalginą nie ustępuje siłą działania morfinie. W odróżnieniu od niej nie powoduje jednak uzależnienia i innych groźnych skutków ubocznych.

Ślimaki: farmakologiczna kopalnia

Zapotrzebowanie na nowe leki przeciwbólowe nadal jest ogromne. W 2004 r. do użytku została dopuszczona zikonotyna wyprodukowana na bazie jadu wspomnianych wcześniej ślimaków zwanych stożkami.

Potrafi ona blokować przewlekły ból, jaki powstaje w wyniku uszkodzenia nerwów. Lek ma jednak tę wadę, że trzeba go podawać bezpośrednio do płynu mózgowo-rdzeniowego pacjenta. To się jednak może zmienić. Naukowcy z University of Queensland znaleźli w jadzie białko, które może stać się podstawą nowego preparatu – równie silnego jak zikonotyna, ale podawanego doustnie. W badaniach na myszach badacze ocenili działanie prototypu takiego leku jako sto razy silniejsze niż morfiny.

Ślimaki z rodziny stożków to dla farmakologów prawdziwy skarb. „Ich jad zawiera setki silnych toksyn, które wpływają na różne receptory w komórkach organizmu ofiary. Działanie tych receptorów ma związek m.in. z chorobą Alzheimera, schizofrenią, nikotynizmem, a nawet rakiem płuc” – mówi dr Richard Clark także z University of Queensland. Jego zespół niedawno „rozszyfrował” strukturę jednej z toksyn ślimaczego jadu i ulepszył ją. Nowa wersja działa tylko na wybrane receptory – te związane z uzależnieniem od nikotyny oraz z rakiem płuc. Dzięki syntetycznej toksynie będzie można lepiej poznać rozwój tych chorób, a być może także znaleźć na nie nowe lekarstwa.

 

Ukwiał i skorpion: precyzyjnie w chorobę

Niektóre składniki jadów działają bardzo wybiórczo na komórki ofiar. Takie właściwości ma związek chemiczny produkowany przez żyjący w Morzu Karaibskim ukwiał z gatunku Stichodactyla helianthus. Prowadzi on osiadły tryb życia, polując na małe ryby i skorupiaki za pomocą parzydełek. Ich jad zawiera substancję znaną jako ShK-186. W organizmach ssaków hamuje ona aktywność limfocytów T efektorowych – białych krwinek odpowiedzialnych za powstawanie chorób autoimmunologicznych. Badania na zwierzętach wykazały, że ShK-186 może być lekiem m.in. na stwardnienie rozsiane, astmę, cukrzycę typu 1 i toczeń.

Co ważne, substancja ta zmniejsza stan zapalny związany z tymi chorobami, ale tylko w niewielkim stopniu osłabia działanie całego układu odpornościowego. Amerykańska firma Kineta prowadzi już badania kliniczne leku bazującego na ShK-186. Być może znajdzie on zastosowanie także w leczeniu cukrzycy typu 2. A to ogromny rynek, na którym jest już zresztą jeden „jadowity” lek. To eksenatyd, opracowany na bazie białka występującego w ślinie jaszczurki zwanej helodermą arizońską. Do aptek trafił 10 lat temu. Dziś eksenatyd zapewnia producentom przychody liczone w setkach milionów dolarów rocznie.

Specyficzne działanie ma także chlorotoksyna, znajdująca się w jadzie Leiurus quinquestriatus – jednego z najgroźniejszych skorpionów na świecie. Substancja ta łączy się z komórkami nowotworowymi. Amerykańska firma Blaze Bioscience wykorzystała chlorotoksynę do produkcji preparatu nazwanego Tumor Paint BLZ-100. Ta swoista farba onkologiczna wyjątkowo silnie przyczepia się do komórek glejaka – groźnego i trudnego do wyleczenia nowotworu mózgu.

„Glejak tworzy wypustki, które wnikają w zdrowe tkanki, a to ogromne wyzwanie dla neurochirurgów. Szanse na powodzenie leczenia rosną, jeśli uda nam się usunąć cały guz, ale nie potrafimy zobaczyć gołym okiem jego granic” – tłumaczy prof. Keith Black z Cedars-Sinai Medical Center. I tu z pomocą przychodzi farba, która świeci pod wpływem promieniowania podczerwonego. Chirurg w trakcie operacji może skorzystać ze specjalistycznej kamery i wyraźnie zobaczyć granicę między chorą a zdrową tkanką. BLZ-100 trafiła niedawno do badań klinicznych.

Pszczoła: na raka i wirusy

Cenne niespodzianki mogą się kryć nawet w organizmach zwierząt pozornie doskonale nam znanych. Dotyczy to chociażby pszczół. „W ubiegłym stuleciu znaliśmy kilkadziesiąt związków wchodzących w skład jadu pszczelego. Dzisiaj możemy mówić o setkach” – mówi dr Jan Matysiak z Katedry i Zakładu Chemii Nieorganicznej i Analitycznej Uniwersytetu Medycznego w Poznaniu. Wraz z zespołem pod kierunkiem prof. Zenona J. Kokota zajmuje się badaniem pszczelich toksyn (część z nich sam zresztą odkrył). Wśród tych związków chemicznych może kryć się kandydat na nowy, przełomowy lek.

Jednak równie ważna jak pomysłowość natury jest inwencja człowieka i opracowane przez niego technologie. Dobrze pokazują to badania prowadzone nad znanym od dawna składnikiem pszczelego jadu. „Zawarta w nim melityna ma, jak wskazuje jej nazwa, właściwości lityczne – rozpuszcza elementy składowe komórek i w ten sposób je zabija. Takie działanie można teoretycznie wykorzystać w zwalczaniu nowotworów” – mówi dr Matysiak. Chodzi jednak o to, aby zabić tylko wybrane komórki, dlatego nie można po prostu wstrzyknąć melityny do krwi. Na szczęście postęp w dziedzinie nanotechnologii pozwala na bardziej selektywne działania. Otrzymaną z jadu toksyczną substancję można połączyć z nanocząstkami. Działają one na zasadzie klucza i zamka – „pasują” do konkretnego rodzaju komórek i tylko na nie wpływają.

Obiecujące wyniki uzyskał niedawno zespół prof. Dipanjana Pana z University of Illino-is w Urbana-Champagne. Badacz wykorzystał melitynę i białko produkowane przez brazylijskiego skorpiona Tityus serrulatus. „Udało nam się bezpiecznie wykorzystać toksyny z jadu w małych nanometrowych cząstkach do niszczenia komórek raka piersi i czerniaka w laboratorium” – mówi prof. Pan. Nanojady nie tylko oszczędzały zdrowe komórki, ale też skuteczniej niż naturalna toksyna niszczyły nowotwór.

Kolejna grupa chorób, które będzie można leczyć takimi substancjami, to infekcje wirusowe. Bakterie możemy zwalczać antybiotykami, ale skutecznych leków przeciwwirusowych do dyspozycji mamy niewiele. Tymczasem badacze z Washington University School of Medicine pracują nad nietypową metodą zwalczania HIV. Także i oni wykorzystali melitynę, ale „obudowali” jej molekuły nanocząstkami, które działają jak zderzaki. Gdy lek natrafi na komórkę, odbije się od niej, nie wyrządzając szkód. Jednak wirus HIV, który jest znacznie mniejszy, wnika w szczeliny między „zderzakami” i trafia na melitynę. Toksyna niszczy chroniącą go otoczkę i wirus przestaje być groźny.

Nowa metoda ma jedną wielką zaletę. Jej działanie nie jest tak ściśle zależne od budowy białek wirusa jak obecne terapie. To oznacza, że wirus praktycznie nie będzie mógł się na nią uodpornić. „Atakujemy główną fizyczną właściwość HIV. Teoretycznie nie ma możliwości, aby mógł sobie z tym poradzić. Wirus musi mieć ochronny płaszcz – dwuwarstwową membranę, która go otacza” – wyjaśnia dr Joshua L. Hood, biorący udział w badaniach nad nową terapią.

Uczeni chcą zastosować nanojad do produkcji żelu dopochwowego, który będzie chronił przed wirusem, ale nie zaszkodzi np. plemnikom. W ten sposób można byłoby zapobiegać zakażeniom w ubogich krajach, gdzie AIDS jest prawdziwą epidemią. W przyszłości preparaty na bazie melityny mogłyby być podawane także dożylnie, by usuwać HIV z krwiobiegu pacjenta. Jest to możliwe, ponieważ zastosowane przez badaczy nanocząstki pochodzą z opracowanej wcześniej sztucznej krwi. Nie radziła ona sobie zbyt dobrze z transportem tlenu, ale można ją bezpiecznie wprowadzać do naczyń krwionośnych. Tę samą metodę można zastosować wobec wielu innych groźnych mikrobów: od tych wywołujących zapalenie wątroby (np. HCV) po wirusy grypy.


DLA GŁODNYCH WIEDZY:

» Fragment książki o boleśnie gryzących stworzeniach – www.bit.ly/fcrobal

» Ciekawy artykuł o naukowcach badających jady – www.bit.ly/venomh