Naukowcy z University of Pennsylvania dokonali przełomowego odkrycia, przekształcając toksycznego grzyba Aspergillus flavus w źródło silnych związków przeciwnowotworowych. Wyniki ich badań, opublikowane w Nature Chemical Biology, ujawniają potencjał nowych cząsteczek – nazwanych asperigmycynami – które wykazują działanie porównywalne z zatwierdzonymi przez FDA lekami stosowanymi w leczeniu białaczki. Praca zespołu otwiera zupełnie nowy rozdział w poszukiwaniu leków pochodzenia grzybowego i pokazuje, że nawet najbardziej niebezpieczne organizmy mogą stać się sojusznikami w walce z rakiem.
Z tego artykułu dowiesz się…
- Jak naukowcy przekształcili toksycznego grzyba Aspergillus flavus w źródło potencjalnego leku przeciwnowotworowego.
- Czym są asperigmycyny i jak działają na komórki białaczkowe.
- Jakie mechanizmy molekularne umożliwiają związkom grzybowym przenikanie do komórek nowotworowych.
- Dlaczego odkrycie RiPP w grzybach otwiera nowe możliwości rozwoju terapii przeciwnowotworowych.
Od toksycznego grzyba do terapeutycznego przełomu
Aspergillus flavus, znany ze swojej zdolności do produkcji silnych toksyn, takich jak aflatoksyny, od dziesięcioleci budził grozę. Przypisywano mu nawet udział w zgonach po otwarciu starożytnych grobowców, takich jak ten króla Tutanchamona czy Kazimierza IV Jagiellończyka. Dziś ten sam patogen stał się źródłem obiecującej klasy peptydów o działaniu przeciwnowotworowym.
Jak podkreśliła prof. Sherry Gao:
Grzyby dały nam penicylinę. Wyniki te pokazują, że wiele innych leków pochodzących z produktów naturalnych wciąż czeka na odkrycie.
Nowa klasa związków – RiPP
Zespół badawczy zidentyfikował nową klasę cząsteczek – rybosomalnie syntetyzowanych i potranslacyjnie modyfikowanych peptydów (RiPP). W przeciwieństwie do peptydów syntetyzowanych nierybosomalnie, RiPP są produkowane przez rybosomy i następnie modyfikowane w sposób zwiększający ich bioaktywność. Choć tysiące RiPP odkryto u bakterii, dotychczas tylko nieliczne zostały zidentyfikowane w grzybach.
Adiunkt Qiuyue Nie, pierwszy autor publikacji, przyznaje:
Synteza tych związków jest skomplikowana. Ale to również nadaje im tę niezwykłą bioaktywność.
Polowanie na asperigmycyny
Naukowcy przeskanowali kilkanaście szczepów Aspergillus i wytypowali A. flavus jako najbardziej obiecującego producenta RiPP. W wyniku modyfikacji genetycznych i analiz metabolicznych odkryto cztery nowe cząsteczki, które nazwano asperigmycynami. Ich budowa opiera się na unikalnej strukturze zazębiających się pierścieni.
W testach laboratoryjnych:
- dwa z czterech wariantów wykazały silne działanie cytotoksyczne wobec komórek białaczkowych,
- jedna zmodyfikowana lipidowo odmiana dorównywała skutecznością cytarabinie i daunorubicynie – klasycznym lekom zatwierdzonym przez FDA.
Kluczowy mechanizm działania
Badacze odkryli, że skuteczność asperigmycyn jest ściśle związana z obecnością genu SLC46A3, który umożliwia tym cząsteczkom przenikanie przez błony lizosomalne komórek nowotworowych. Jak wyjaśnia Nie:
Ten gen działa jak brama. Nie tylko pomaga asperigmycynom dostać się do komórek, ale może również umożliwić innym cyklicznym peptydom zrobienie tego samego.
Wiedza o tym, jak wzmocnić penetrację komórkową, może przyczynić się do zwiększenia skuteczności wielu innych leków peptydowych, które dotąd miały ograniczone zastosowanie terapeutyczne z powodu niskiej biodostępności wewnątrzkomórkowej.
Wysoka selektywność – ograniczone skutki uboczne?
Związki asperigmycyn nie wykazywały działania wobec innych typów nowotworów, takich jak rak piersi, płuc czy wątroby, ani wobec bakterii i grzybów. Taka selektywność może okazać się kluczowa w dalszym rozwoju klinicznym – oznacza bowiem potencjalnie mniejsze skutki uboczne i mniejsze ryzyko uszkodzenia zdrowych tkanek.
Prof. Gao podkreśla:
Komórki rakowe dzielą się niekontrolowanie. Związki te blokują tworzenie mikrotubul, które są niezbędne do podziału komórek.
Niezbadany potencjał grzybów
Badacze zwracają uwagę, że podobne skupiska genów odpowiedzialne za produkcję RiPP mogą występować w wielu innych grzybach. Odkrycie to otwiera perspektywę szeroko zakrojonych badań nad lekami pochodzenia naturalnego.
To niezbadany obszar o ogromnym potencjale – mówi Nie.
Kolejnym etapem będą testy na modelach zwierzęcych, które mają określić skuteczność i bezpieczeństwo asperigmycyn w warunkach biologii organizmu.
👉 Wyniki oraz opis badań znajdziesz pod TYM LINKIEM
Główne wnioski
- Zespół z University of Pennsylvania odkrył nowe związki – asperigmycyny – wyizolowane z toksycznego grzyba *Aspergillus flavus*, które wykazują silne działanie przeciwnowotworowe na komórki białaczkowe.
- Asperigmycyny należą do klasy RiPP – rzadkich w grzybach, rybosomalnie syntetyzowanych peptydów, które po modyfikacjach wykazują wysoką bioaktywność i selektywność wobec określonych komórek nowotworowych.
- Jedna z odmian asperigmycyn, wzbogacona o lipid, osiągnęła skuteczność porównywalną do cytarabiny i daunorubicyny – standardowych leków stosowanych w leczeniu białaczki.
- Odkrycie może prowadzić do rozwoju nowych terapii opartych na produktach grzybowych, a także umożliwia poszukiwania podobnych związków w innych gatunkach mikroorganizmów.
Źródło:
- Nature Chemical Biology
- University of Pennsylvania School of Engineering and Applied Science
