3 skumle crawlies som kan revolusjonere helsen
Mange av oss er redde eller frastøtt av "minibeasts", som insekter og edderkopper. Vi ser ofte på slike vesener som skadedyr, men disse små skapningene kan holde hemmeligheten for bedre helse og terapier. I denne Spotlight-funksjonen forklarer vi hvordan tre “skumle crawlies” kan revolusjonere helseforskningen.
Mennesker har alltid hatt et kjærlighetshat-forhold til skapere, som har en tendens til å fascinere og frastøte oss i like stor grad.
En studie publisert i 2017 og dekket videre Medisinske nyheter i dag fant ut at menneskers frykt for skumle crawlies kan bli "stemplet" i hjernen vår, og at vi kan ha denne mistilliten til skapninger, som edderkopper, selv i barndommen.
Likevel fascinerer insekter, edderkoppdyr og andre vesener mennesker - kanskje fordi de er så veldig forskjellige fra oss. Sommerfugler kan tross alt smake med føttene, edderkopper kan "høre" gjennom de små hårene på beina, og en orm kuttet i to kan regenerere "halen" på kroppen.
Forfattere og andre kunstnere har kikket inn i insektverdenen i hundrevis av år, i ærefrykt for det de fant der.
1700-tallets dikter og maler William Blake var så opptatt av små skapninger at han en gang, angivelig, trodde at han hadde sett et loppespøk i drømmene sine, som han deretter malte.
Århundreskribent, Franz Kafka, derimot, bygget berømt på avskyen mange opplever når de kommer over bugs i sine elskede hjem ved å skrive historien "Metamorphosis."
I denne fortellingen våkner hovedpersonen, Gregor Samsa, en morgen uten å føle seg som han selv. Han er blitt «ungeheures Ungeziefer», som omtrent oversatt fra tysk betyr «skummelt skadedyr» - et hårreisende insekt.
Men nyere undersøkelser antyder at skapere er fascinerende og verdt å studere, ikke bare på grunn av deres "annenverdenlighet" eller på grunn av deres forhold til mennesker og andre arter.
Disse minibestene kan faktisk ha mye å undervise og tilby i sammenheng med klinisk forskning. I denne Spotlight-funksjonen ser vi på hvordan tre skumle crawlies kan forandre ansiktet til helse og medisinsk behandling.
1. Edderkopper kan veve nye behandlinger
Irritabel tarmsyndrom (IBS) refererer til en sameksisterende gruppe gastrointestinale symptomer, inkludert diaré og magesmerter som kan alvorlig påvirke en persons livskvalitet. Ifølge data publisert i 2014 lever omtrent 11% av verdens befolkning med IBS.
I 2016 fant forskere fra University of Adelaide i Australia, Johns Hopkins University i Baltimore, MD og andre samarbeidende institusjoner et nytt potensielt mål for IBS-relatert smertebehandling - i edderkoppgift.
Mer spesifikt fant teamet at giftstoffene som produseres av en art av tarantula, Heteroscodra makulerer, var i stand til å aktivere et protein (ionekanal), NaV1.1 som er tilstede i tarmnervene som sender ut smertesignaler.
Forskerne mente at denne oppdagelsen kunne føre til mer målrettede behandlinger for IBS-smerte. Og i 2018 publiserte medlemmer av det opprinnelige teamet en ny studie som rapporterte at de hadde funnet en måte å blokkere smertesignalet i musemodeller av IBS.
Også i 2018 nullet etterforskere fra University of Queensland og Florey Institute of Neuroscience and Mental Health - begge i Australia - de terapeutiske egenskapene til et peptid som er tilstede i edderkoppgift: Hm1a.
Teamet, ledet av professor Glenn King fra University of Queensland, var i stand til å bruke Hm1a til å aktivere NaV1.1 selektivt i musemodeller av Dravet syndrom, en alvorlig form for epilepsi. Ved å gjøre det, var forskerne i stand til å eliminere kramper i musene de behandlet med edderkoppgiftsmolekylet.
"Edderkopper dreper byttet sitt gjennom giftforbindelser som er rettet mot nervesystemet," bemerker studieforfatter Prof. Steven Petrou.
"Millioner av år med evolusjon har raffinert edderkoppgiften for å målrette seg mot bestemte ionekanaler, uten å forårsake bivirkninger på andre, og medisiner avledet fra edderkoppgiftene beholder denne nøyaktigheten," fortsetter prof. Petrou og argumenterer for at teamets nåværende funn kan føre til mer effektive behandlinger for anfall i Dravets syndrom.
Hemmelighetene og potensialet til edderkoppsilke
Men edderkoppgift er ikke det eneste fokuset i biomedisinsk forskning. "Edderkoppsilke er det tøffeste biologiske materialet," sier Jessica Garb, som er lektor ved Institutt for biologiske vitenskaper ved University of Massachusetts Lowell.
"De er tøffere enn stål, men veier likevel mye mindre, og noen edderkoppsilker kan strekkes opp til tre ganger lengden uten å gå i stykker," fortsetter hun. Av disse grunnene har Garbs og kollegaer studert dette utrolig tynne og elastiske materialet, med sikte på å finne ut hva som gir edderkoppsilke sin styrke og allsidighet.
I 2018 mottok Garb og kollegaer et stipend på $ 335.000 fra National Science Foundation for sin forskning på edderkoppsilke. Ved å låse opp hemmeligheten håper etterforskerne at de vil være i stand til å komme med en formel for neste generasjons biomaterialer.
"For eksempel kan disse materialene brukes til å forbedre hjelmer og kroppspanser eller annet verneutstyr, medisinsk utstyr som proteser, bandasjer og suturer, til og med sportsutstyr."
Jessica Garb
2. Kakerlakker: Fra skadedyr til potion
Den mye malignerte kakerlakk ser også ut til å være full av potensial når det gjelder å hjelpe helseforskning. Rapporter fra i fjor indikerer at det i Kina er kakerlakkfarm, der gründere tillater kakerlakker å avle fritt i et grundig sanitert miljø.
Imidlertid forsegler gården skjebnen til disse stakkars skaperne. Når de når modenhet, ”kakerlakkbøndene” malt dem til en pasta som skal hjelpe til med å behandle gastrointestinale problemer.
Denne praksisen har sine røtter i gamle kinesiske tradisjoner som hevder kakerlakker kan ha terapeutisk bruk. Men er dette sant?
I følge foreløpig forskning utført i 2010 av etterforskere fra University of Nottingham i Storbritannia, inneholder hjernen til kakerlakker og gresshopper ikke mindre enn ni molekyler som kan drepe potente, antibiotikaresistente bakterier. Etterforskerne testet den amerikanske kakerlakk, samt to forskjellige arter av gresshopper.
“Vi håper at disse molekylene til slutt kan utvikles til behandlinger for Escherichia coli og MRSA [meticillin-resistent Staphylococcus aureus] infeksjoner som i økende grad er resistente mot nåværende medisiner, ”bemerker Simon Lee, en av forskerne som er involvert i denne studien.
"Disse nye antibiotika kan potensielt gi alternativer til tilgjengelige medisiner som kan være effektive, men som har alvorlige og uønskede bivirkninger," argumenterer Lee.
Hva kakerlakkmødre kan lære oss
Kakerlakker kan også være vår neste gode proteinkilde, ifølge en studie omtalt i International Union of Crystallography Journal i 2016. En art av kakerlakk, Diploptera punctata (Pacific beetle kakerlakk),produserer faktisk en form for melk for å mate sine levende unger.
Denne melken, har forskerne funnet, danner proteinkrystaller i tarmen til de unge. Disse krystallene inneholder en høy mengde protein, så høye, faktisk at studieforfatter Subramanian Ramaswamy har referert til dem som "en komplett mat."
Selv om etterforskeren har antydet at kakerlakkmelken kan bli en del av den nye proteindrinkarenaen, har han også innrømmet at prosessen ville være utfordrende. Siden det ikke er mulig å melke insektene, vil forskere måtte finne en måte å produsere melken kunstig på.
D. punctata kan også bli den nye dyremodellen for preferanse for noen aspekter av klinisk forskning, ifølge Emily Jennings og kolleger fra University of Cincinnati i Ohio.
Jennings har studert genetiske markører for gravid kvinne D. punctata å forstå hva som skjer på forskjellige stadier under insektets graviditet.
Forskeren håper at den nye modellen kan ha større bruksområder, og kakerlakker kan gi billigere dyr som er lettere å jobbe med enn pattedyr, for eksempel mus.
“Vi har over 1000 kakerlakker på et ganske lite rom, en enorm populasjon sammenlignet med hva du kan holde med mus. Fôringsregimet til kakerlakker er kostnaden for en stor pose hundemat som kan vare i årevis, ”bemerker Jennings.
3. Alt surr om vepsegift
Mange av oss er livredde av veps, hovedsakelig på grunn av deres tilsynelatende tilfeldige aggressive oppførsel, og fordi broddene deres kan gi allergiske reaksjoner, som kan variere fra mild hevelse til fullblåst anafylaksi.
Men det er også et kurativt potensiale i deres brodd - i hvert fall ifølge en rekke kliniske studier utført de siste årene. For eksempel en studie publisert i tidsskriftet Giftstoffer i 2015 identifiserte tre peptider som er tilstede i bie- og vepsegifter, som forfatterne hevder at de har anvendelser innen biomedisin.
En av disse peptidene, mastoparan, er tilstede i giften til hornets, papirveps og sosiale veps. Den har antimikrobielle og antivirale egenskaper, blant andre typer terapeutisk potensial.
"Mastoparan alene eller i kombinasjon med andre antibiotika kan være et lovende alternativ for å bekjempe flere antibiotikaresistente bakterier i klinisk praksis," skriver forfatterne av studien.
Forskerne advarer imidlertid også om at dette peptidet kan være giftig for sunt vev og angripe både bakterier og omkringliggende celler. "Dermed er det nødvendig med utvikling av nye strategier for å redusere de giftige bivirkningene av mastoparan, og derved forbedre muligheten for kliniske applikasjoner," påpeker forfatterne.
En annen studie, også fra 2015, foreslo at Polybia-MP1 - en mastoparan som er tilstede i giften til den sosiale vepsen Polybia paulista - var i stand til å hemme spredning av blære- og prostatakreftceller, så vel som medikamentresistente leukemiceller.
Peptidet gjør dette ved å stikke hull i kreftcellene og få dem til å "lekke" molekylinnholdet.
Enda mer overraskende, forskning fra University of California i Riverside - publisert i fjor i Biokjemi - identifiserte en ny klasse med vepsegiftpeptider, ampulexiner, produsert av Ampulex kompressa (smaragd juvelvepsen), som kunne åpne en ny vei for Parkinsons behandlinger.
Smaragd juvelvepsen er beryktet - den svir kakerlakker, først for å lamme dem og deretter for å "kontrollere" hjernen deres slik at kakerlakkene blir sløv og enkle å manipulere.
Til syvende og sist gjør dette at vepsene kan sette inn eggene i kakerlakkens kropper, slik at vepselarvene kan bruke dette som sin første matkilde når de klekkes.
Så grusom som denne prosessen er, ga den University of California en viktig ledelse - den ubevegelige tilstanden til de stikkede kakerlakkene ligner på noen symptomer på Parkinsons sykdom.
Siden ampulexiner ser ut til å være ansvarlige for å indusere immobiliteten, tar etterforskerne sikte på å studere dem i håp om at disse vil tillate dem å finne et nytt mobilmål for Parkinsons behandlinger.
Denne Spotlight-funksjonen har kanskje ikke gjort mye for å lindre mistilliten din til små vesener. Etter å ha lest den, kanskje neste gang du vil løpe vekk ved synet av en veps eller kaste en tøffel på en edderkopp, vil du tenke om igjen og vurdere at den stakkars lille minibisten en dag kan lede an til neste store medisinske oppdagelse.
