สารประกอบต้านเชื้อราที่พบในสาหร่ายทะเลเขตร้อนมีคุณสมบัติต้านมาลาเรียที่มีแนวโน้ม

สารประกอบต้านเชื้อราที่พบในสาหร่ายทะเลเขตร้อนมีคุณสมบัติต้านมาลาเรียที่มีแนวโน้ม

Anonim

โดย Georgia Institute of Technology

กลุ่มของสารเคมีที่ใช้โดยสาหร่ายทะเลเขตร้อนชนิดหนึ่งเพื่อป้องกันการโจมตีของเชื้อราอาจมีคุณสมบัติในการต่อต้านมาลาเรียสำหรับมนุษย์ สารประกอบนี้เป็นส่วนหนึ่งของระบบส่งสัญญาณทางเคมีที่เป็นเอกลักษณ์ที่สาหร่ายใช้เพื่อต่อสู้กับศัตรู - และอาจให้สารประกอบยาใหม่ที่มีศักยภาพ

การใช้กระบวนการวิเคราะห์แบบใหม่นักวิจัยที่ Georgia Institute of Technology พบว่าโมเลกุลของเชื้อราที่ซับซ้อนนั้นไม่ได้มีการกระจายอย่างเท่าเทียมกันทั่วพื้นผิวของสาหร่ายทะเล แต่ปรากฏว่ามีการกระจุกตัวในสถานที่เฉพาะ - แทนที่จะทำให้เกิดการบาดเจ็บเพิ่มความเสี่ยงต่อการติดเชื้อรา

นักวิทยาศาสตร์ชาวจอร์เจียเทคจะรายงานเกี่ยวกับชั้นของสารประกอบที่เรียกว่า bromophycolides ในการประชุมประจำปีของสมาคมอเมริกันเพื่อความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์ (AAAS) 21 กุมภาพันธ์ 2011 ในกรุงวอชิงตันดีซีการวิจัยได้รับการสนับสนุนโดยสถาบันแห่งชาติของ สุขภาพเป็นส่วนหนึ่งของการศึกษาระยะยาวของการส่งสัญญาณสารเคมีในสิ่งมีชีวิตที่เป็นส่วนหนึ่งของชุมชนแนวปะการัง

“ ภาษาเคมีในโลกธรรมชาติมีมานานหลายพันล้านปีและมันมีความสำคัญต่อการอยู่รอดของสปีชีส์เหล่านี้” Julia Kubanek ศาสตราจารย์ภาควิชาชีววิทยาและชีวเคมีของ Georgia Tech กล่าว "เราสามารถเลือกใช้กระบวนการทางเคมีเหล่านี้เพื่อผลประโยชน์ของมนุษย์ในรูปแบบของการรักษาแบบใหม่สำหรับโรคที่ส่งผลกระทบต่อเรา"

มากกว่าหนึ่งล้านคนเสียชีวิตจากโรคมาลาเรียในแต่ละปีซึ่งเกิดจากปรสิต Plasmodium falciparum ปรสิตพัฒนาความต้านทานยาต้านมาลาเรียจำนวนมากและเริ่มแสดงความต้านทานต่ออาร์ติมิซินซึ่งเป็นยาต้านมาลาเรียที่สำคัญที่สุดในปัจจุบัน เงินเดิมพันสูงเพราะประชากรครึ่งหนึ่งของโลกเสี่ยงต่อการเกิดโรค

“ โมเลกุลเหล่านี้น่าจะนำไปสู่การรักษาโรคมาลาเรียและพวกมันทำงานผ่านกลไกที่น่าสนใจที่เรากำลังศึกษา” Kubanek อธิบาย มียาเหลืออยู่เพียงไม่กี่ตัวเท่านั้นที่มีประสิทธิภาพในการต่อต้านมาลาเรียในทุกพื้นที่ของโลกดังนั้นเราหวังว่าโมเลกุลเหล่านี้จะยังคงแสดงสัญญาในขณะที่เราพัฒนาพวกมันต่อไปในฐานะผู้นำด้านเภสัชกรรม

ในการศึกษาในห้องปฏิบัติการที่นำโดย Paige Stout นักเรียน Georgia Tech จากห้องทดลองของ Kubanek และความร่วมมือกับนักวิทยาศาสตร์แคลิฟอร์เนียโมเลกุลตะกั่วได้แสดงกิจกรรมที่น่าสนใจต่อมาลาเรียและขั้นตอนต่อไปคือการทดสอบในรูปแบบของโรค อย่างไรก็ตามเช่นเดียวกับสารประกอบยาที่มีศักยภาพอื่น ๆ ความเป็นไปได้ที่โมเลกุลนี้จะมีเพียงเคมีที่ถูกต้องที่จะมีประโยชน์ในมนุษย์นั้นมีขนาดค่อนข้างเล็ก

นักวิจัยคนอื่น ๆ ของ Georgia Tech ได้เริ่มทำการวิจัยเกี่ยวกับการสังเคราะห์สารประกอบในห้องปฏิบัติการ นอกเหนือจากการผลิตปริมาณที่เพียงพอสำหรับการทดสอบการสังเคราะห์ในห้องปฏิบัติการอาจสามารถแก้ไขสารประกอบเพื่อปรับปรุงกิจกรรมของมัน - หรือเพื่อลดผลข้างเคียงใด ๆ ในท้ายที่สุดยีสต์หรือจุลินทรีย์อื่นอาจสามารถดัดแปลงพันธุกรรมเพื่อให้เจริญเติบโตในปริมาณมาก

นักวิจัยพบสารประกอบของเชื้อราที่เกี่ยวข้องกับแผ่นสีอ่อนบนพื้นผิวของสาหร่าย Callophycus serratus โดยใช้เทคนิคการวิเคราะห์แบบใหม่ที่เรียกว่า desorption electrospray ionization mass spectrometry (DESI-MS) เทคนิคดังกล่าวได้รับการพัฒนาในห้องปฏิบัติการของ Facundo Fernandez ซึ่งเป็นศาสตราจารย์ประจำโรงเรียนวิชาเคมีและชีวเคมีของ Georgia Tech DESI-MS อนุญาตให้นักวิจัยเป็นครั้งแรกเพื่อศึกษากิจกรรมทางเคมีที่ไม่ซ้ำกันที่เกิดขึ้นบนพื้นผิวของสาหร่ายทะเล

ในฐานะส่วนหนึ่งของโครงการนักวิทยาศาสตร์ของ Georgia Tech ได้ทำการรวบรวมและวิเคราะห์สารธรรมชาติจากสายพันธุ์มากกว่า 800 ชนิดที่พบในน่านน้ำรอบ ๆ เกาะฟิจิ พวกเขามีความสนใจใน Callophycus serratus เพราะดูเหมือนว่าเชี่ยวชาญในการต่อสู้กับการติดเชื้อจุลินทรีย์

โดยใช้เทคนิค DESI-MS นักวิจัย Leonard Nyadong และ Asiri Galhena วิเคราะห์ตัวอย่างของสาหร่ายทะเลและพบกลุ่มของสารประกอบต้านเชื้อราที่มีศักยภาพ ในการทดสอบในห้องปฏิบัติการนักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาเอมี่เลนพบว่าสารประกอบเหล่านี้มีประสิทธิภาพในการยับยั้งการเจริญเติบโตของ Lindra thalassiae ซึ่งเป็นเชื้อราทางทะเลทั่วไปได้อย่างมีประสิทธิภาพ

“ สาหร่ายนั้นกำลังควบคุมป้องกันและแสดงมันในลักษณะที่บล็อกจุดเข้าใช้งานสำหรับจุลินทรีย์ที่อาจบุกเข้ามาและก่อให้เกิดโรค” Kubanek กล่าว "สาหร่ายไม่มีการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันเหมือนกับที่มนุษย์ทำ แต่พวกมันมีสารเคมีบางชนิดในเนื้อเยื่อเพื่อปกป้องพวกมัน"

แม้ว่าสาหร่ายทั้งหมดที่พวกเขาศึกษามาจากสายพันธุ์เดียว แต่นักวิจัยรู้สึกประหลาดใจที่พบสารเคมีต้านเชื้อราสองกลุ่มที่แตกต่างกัน จากประชากรย่อยหนึ่งสาหร่ายขนานนามว่า "พุ่มไม้" สำหรับลักษณะของมันมีการระบุสารประกอบของเชื้อรา 23 ชนิดที่แตกต่างกัน ในกลุ่มที่สองของสาหร่ายทะเลนักวิจัยพบสารประกอบของเชื้อราที่แตกต่างกัน 10 ชนิดซึ่งแตกต่างจากที่พบในกลุ่มแรก

ในเทคนิค DESI-MS กระแสของตัวทำละลายที่มีประจุจะพุ่งตรงไปที่พื้นผิวของตัวอย่างภายใต้การศึกษาที่ความดันบรรยากาศและอุณหภูมิ สเปรย์ desorbs โมเลกุลซึ่งจะแตกตัวเป็นไอออนและส่งไปยังเครื่องสเปกโตรมิเตอร์สำหรับการวิเคราะห์

“ ทีมความร่วมมือของเรานักวิจัยจากภาควิชาวิศวกรรมชีวการแพทย์และวิทยาลัยวิทยาศาสตร์ได้ทำงานในศูนย์การสำรวจมวลชีวภาพ Bioimaging ที่ Georgia Tech เพื่อทำความเข้าใจกลไกการป้องกันสารเคมีในสิ่งมีชีวิตทางทะเลได้ดีขึ้น” เฟอร์นันเดซกล่าว "นี่เป็นตัวอย่างของการวิจัยแบบสหวิทยาการข้ามสายงานที่สร้างลักษณะสถาบันของเรา"

Kubanek มีความหวังว่าสารประกอบที่มีประโยชน์อื่น ๆ จะเกิดขึ้นจากการศึกษาของสารประกอบสัญญาณในชุมชนแนวปะการัง

“ ในโลกธรรมชาติเรามีสาหร่ายที่สร้างโมเลกุลเหล่านี้และเรามีเชื้อราที่พยายามจะล่าอาณานิคมติดเชื้อและบางทีอาจใช้สาหร่ายเป็นสารตั้งต้นสำหรับการเจริญเติบโตของมันเอง” Kubanek กล่าว "สาหร่ายใช้โมเลกุลเหล่านี้เพื่อป้องกันไม่ให้เชื้อราทำเช่นนี้ดังนั้นจึงมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างสาหร่ายและเชื้อราโมเลกุลเหล่านี้ทำหน้าที่คล้ายคำในภาษาการสื่อสารระหว่างสาหร่ายและเชื้อรา"