Επιστήμονες «ξεκλειδώνουν» τα δηλητηριώδη φυτά που κρύβουν ισχυρές φαρμακευτικές ουσίες

Ένα σημαντικό βήμα για την αξιοποίηση πολύπλοκων φυσικών ενώσεων που παράγουν ορισμένα από τα πιο τοξικά φυτά του κόσμου έκαναν επιστήμονες στις Ηνωμένες Πολιτείες και την Τσεχία.

Ερευνητικές ομάδες από το Michigan State University και την Τσεχική Ακαδημία Επιστημών κατάφεραν να αναπαράγουν στο εργαστήριο βασικά στάδια της βιοχημικής διαδικασίας με την οποία δύο φυτά της οικογένειας των δηλητηριωδών ειδών παράγουν εξαιρετικά σύνθετες ενώσεις.

Η μελέτη, που δημοσιεύθηκε στο επιστημονικό περιοδικό Molecular Plant, αφορά τον λυκοκτόνο (wolfsbane) και το δελφίνιο (larkspur).

Τα συγκεκριμένα φυτά είναι γνωστά για την υψηλή τοξικότητά τους, αλλά ταυτόχρονα περιέχουν χημικές ουσίες που παρουσιάζουν ιδιαίτερο ενδιαφέρον για τη φαρμακευτική έρευνα.

Χημικές ενώσεις που δυσκολεύουν τους επιστήμονες

Στο επίκεντρο της έρευνας βρίσκονται τα λεγόμενα διτερπενοειδή αλκαλοειδή, μια ομάδα φυσικών ενώσεων με εξαιρετικά περίπλοκη χημική δομή.

Η σύνθεσή τους στο εργαστήριο θεωρείται εδώ και πολλά χρόνια ιδιαίτερα δύσκολη. Παράλληλα, τα ίδια τα φυτά παράγουν πολύ μικρές ποσότητες αυτών των ουσιών, γεγονός που περιορίζει σημαντικά τη δυνατότητα αξιοποίησής τους για ερευνητικούς και φαρμακευτικούς σκοπούς.

Για να ξεπεράσουν αυτό το εμπόδιο, οι επιστήμονες προσπάθησαν πρώτα να κατανοήσουν ποια γονίδια και ποια ένζυμα χρησιμοποιούν τα φυτά για να δημιουργήσουν τις συγκεκριμένες ενώσεις.

Ο καπνός ως «βιοεργοστάσιο»

Η συνεργασία των δύο ερευνητικών ομάδων οδήγησε στην απομόνωση κρίσιμων γονιδίων από τα φυτά και στην εισαγωγή τους σε φυτά καπνού.

Με αυτόν τον τρόπο, ο καπνός χρησιμοποιήθηκε ουσιαστικά ως ένα μικρό βιολογικό εργοστάσιο, μέσα στο οποίο οι ερευνητές μπορούσαν να παρακολουθήσουν και να αναπαράγουν τα επιμέρους στάδια της παραγωγής των πολύπλοκων χημικών ενώσεων.

Η ανάλυση αποκάλυψε έξι μοναδικά ένζυμα, τα οποία συμμετέχουν στην αλυσίδα των αντιδράσεων που οδηγούν στη δημιουργία του ατισινίου (atisinium), μιας σημαντικής ενδιάμεσης ένωσης.

Το εύρημα αυτό θεωρείται ιδιαίτερα σημαντικό, καθώς η συγκεκριμένη ένωση αποτελεί βασικό σημείο για την παραγωγή μιας ολόκληρης οικογένειας διτερπενοειδών αλκαλοειδών.

Από τα δηλητηριώδη φυτά σε νέα φάρμακα

Οι ερευνητές εκτιμούν ότι η αποκρυπτογράφηση αυτού του μηχανισμού μπορεί να έχει σημαντικές εφαρμογές στο μέλλον.

Αν οι επιστήμονες καταφέρουν να μεταφέρουν ολόκληρη τη βιοχημική «αλυσίδα» σε μικροοργανισμούς, όπως η μαγιά, θα μπορούσαν να δημιουργήσουν συστήματα που παράγουν συγκεκριμένες φυσικές ενώσεις σε πολύ μεγαλύτερες ποσότητες.

Ένα τέτοιο μοντέλο θα μπορούσε να περιορίσει την ανάγκη συλλογής μεγάλων ποσοτήτων φυτικού υλικού και ταυτόχρονα να επιτρέψει την παραγωγή ενώσεων που μέχρι σήμερα είναι εξαιρετικά δύσκολο να παραχθούν.

Το επόμενο βήμα για την επιστημονική κοινότητα είναι να διερευνηθεί ποιες από αυτές τις φυσικές ουσίες μπορούν να αξιοποιηθούν με ασφάλεια στη φαρμακευτική έρευνα.

Η συγκεκριμένη ανακάλυψη δεν σημαίνει ότι τα δηλητηριώδη φυτά μετατρέπονται αυτομάτως σε φάρμακα. Δείχνει όμως ότι η μελέτη των πολύπλοκων χημικών μηχανισμών της φύσης μπορεί να προσφέρει στους επιστήμονες νέα «εργαλεία» για την ανάπτυξη και παραγωγή δραστικών ενώσεων.

Όπως επισημαίνουν οι ερευνητές, τα φυτά έχουν εξελίξει επί εκατομμύρια χρόνια εξαιρετικά σύνθετες χημικές άμυνες. Η αποκωδικοποίηση αυτών των μηχανισμών επιτρέπει πλέον στους επιστήμονες να επιχειρούν να τους αναπαράγουν με σύγχρονες βιοτεχνολογικές μεθόδους.