ארס חלזונות ימיים עשוי להוות השראה לטיפולים חדשים בסוכרת והפרעות הורמונים

מדענים מוצאים רמזים כיצד לטפל בסוכרת ובהפרעות הורמונליות במקום בלתי צפוי: רעלן מאחת החיות הארסיות ביותר על פני כדור הארץ.

צוות מחקר רב לאומי בראשות מדענים מאוניברסיטת יוטה זיהה מרכיב בתוך הארס של חילזון חרוט ימי קטלני, חרוט הגיאוגרפיה, המחקה הורמון אנושי בשם סומטוסטטין, המווסת את רמות הסוכר בדם וההורמונים השונים בגוף. השפעותיו הספציפיות של הרעלן דמוי ההורמון, המסייעות לחילזון לצוד את טרפו, יכולות גם לסייע למדענים לתכנן תרופות טובות יותר עבור אנשים עם סוכרת או הפרעות הורמונים, מצבים שעלולים להיות חמורים ולפעמים קטלניים.

התוצאות פורסמו בכתב העת הנבדק תקשורת טבע ב-20 באוגוסט 2024.

תוכנית לתרופות טובות יותר

הרעלן דמוי הסומטוסטטין שאפיינו החוקרים יכול להחזיק את המפתח לשיפור התרופות לאנשים עם סוכרת והפרעות הורמונים.

סומטוסטטין פועל כמו דוושת בלם לתהליכים רבים בגוף האדם, ומונע מרמות הסוכר בדם, הורמונים שונים ומולקולות חשובות רבות אחרות לעלות גבוה בצורה מסוכנת. הרעלן של חילזון החרוט, הנקרא קונסומטין, פועל באופן דומה, כך גילו החוקרים – אך קונסומטין הוא יציב וספציפי יותר מההורמון האנושי, מה שהופך אותו לשרטוט מבטיח לתכנון תרופות.

על ידי מדידת האופן שבו קונסומטין יוצר אינטראקציה עם המטרות של סומטוסטטין בתאים אנושיים בצלחת, החוקרים מצאו כי קונסומטין יוצר אינטראקציה עם אחד מאותם חלבונים שסומטוסטטין עושה. אבל בעוד שסומטוסטטין יוצר אינטראקציה ישירה עם מספר חלבונים, קונסומטין יוצר אינטראקציה רק ​​עם אחד. משמעות המיקוד המכווננת הזו היא שרעלן שבלול החרוט משפיע על רמות ההורמונים ורמות הסוכר בדם, אך לא על הרמות של מולקולות רבות אחרות.

למעשה, רעלן חילזון החרוט ממוקד בצורה מדויקת יותר מהתרופות הסינתטיות הספציפיות ביותר שנועדו לווסת את רמות ההורמונים, כמו תרופות המווסתות את הורמון הגדילה. תרופות כאלה מהוות טיפול חשוב לאנשים שגופם מייצר יתר של הורמון גדילה. ההשפעות של Consomatin על רמת הסוכר בדם עשויות להפוך אותו למסוכן לשימוש כתרופה, אבל על ידי לימוד המבנה שלו, חוקרים יכולים להתחיל לתכנן תרופות להפרעות אנדוקריניות שיש להן פחות תופעות לוואי.

Consomatin הוא ספציפי יותר מסמים סינתטיים מהשורה הראשונה – והוא גם מחזיק מעמד הרבה יותר זמן בגוף מאשר ההורמון האנושי, הודות לשילוב של חומצת אמינו יוצאת דופן שמקשה על פירוק. זוהי תכונה שימושית עבור חוקרי תרופות המחפשים דרכים לייצר תרופות שיהיו להן יתרונות לאורך זמן.

לומדים מחלזונות קונוסים

מציאת תרופות טובות יותר על ידי חקר ארס קטלני עשוי להיראות לא אינטואיטיבי, אבל הלנה סאפאווי, PhD, פרופסור חבר לביוכימיה בבית הספר לרפואה של ספנסר פוקס אקלס (SFESOM) באוניברסיטת יוטה והכותבת הבכירה של המחקר, מסבירה שהרעלים קטלניות נעזרת לעתים קרובות על ידי מיקוד מדויק של מולקולות ספציפיות בגוף הקורבן. אותו דיוק יכול להיות שימושי במיוחד בעת טיפול במחלה.

לבעלי חיים ארסיים יש, דרך האבולוציה, רכיבי ארס כוונון עדין כדי לפגוע במטרה מסוימת בטרף ולשבש אותו. אם אתה מוציא רכיב בודד מתערובת הארס ותראה כיצד הוא משבש את הפיזיולוגיה הרגילה, המסלול הזה הוא לעתים קרובות מאוד רלוונטי במחלה." עבור כימאים רפואיים, "זה קצת קיצור דרך".

הלנה ספווי, דוקטורט, פרופסור חבר לביוכימיה, בית הספר לרפואה של ספנסר פוקס אקלס (SFESOM), אוניברסיטת יוטה

Consomatin חולק שושלת אבולוציונית עם סומטוסטטין, אבל במשך מיליוני שנות אבולוציה, חילזון החרוט הפך את ההורמון שלו לנשק.

עבור הטרף הדגי של חילזון החרוט, ההשפעות הקטלניות של קונסומטין תלויות ביכולתו למנוע את עליית רמות הסוכר בדם. וחשוב מכך, קונסומטין לא עובד לבד. הצוות של סאפאווי מצא בעבר כי ארס חלזונות החרוט כולל רעלן נוסף הדומה לאינסולין, המוריד את רמת הסוכר בדם כל כך מהר, עד שטרף של חילזון החרוט אינו מגיב. לאחר מכן, קונסומטין מונע מרמות הסוכר בדם להתאושש.

"אנחנו חושבים שחילזון החרוט פיתח את הרעלן הבררני ביותר הזה כדי לעבוד יחד עם הרעלן דמוי האינסולין כדי להוריד את רמת הגלוקוז בדם לרמה ממש נמוכה", אומר הו יאן יונג, PhD, חוקר פוסט-דוקטורט בביוכימיה ב-SFESOM והמחבר הראשון על המחקר.

העובדה שחלקים מרובים של ארס חילזון החרוט מכוונים לוויסות הסוכר בדם מרמזת שהארס יכול לכלול מולקולות רבות אחרות שעושות דברים דומים. "זה אומר שאולי יש לא רק אינסולין ורעלים דמויי סומטוסטטין בארס", אומר יונג. "יכולים להיות רעלים אחרים שיש להם גם תכונות מווסתות גלוקוז." ניתן להשתמש ברעלנים כאלה כדי לעצב תרופות טובות יותר לסוכרת.

זה אולי נראה מפתיע שחילזון מסוגל להתעלות על הכימאים האנושיים הטובים ביותר בתכנון תרופות, אבל סאפאווי אומר שלחלזונות החרוטים יש זמן אבולוציוני בצד שלהם. "ניסינו לעשות כימיה רפואית ופיתוח תרופות כבר כמה מאות שנים, לפעמים בצורה גרועה", היא אומרת. "לחלזונות חרוטים היה הרבה זמן לעשות את זה ממש טוב."

או, כפי שמגדיר זאת יונג, "חלזונות חרוטים הם פשוט כימאים ממש טובים".

מחקר זה פורסם ב תקשורת טבע ב-20 באוגוסט 2024, בשם "הפרעה להומאוסטזיס של גלוקוז בטרף: שימוש קומבינטורי של חיקויים מנשקים של סומטוסטטין ואינסולין על ידי חילזון ציד דגים."

מחקר שדווח בהודעה לעיתונות זו נתמך על ידי המכון הלאומי למדעי הרפואה הכללית של המכונים הלאומיים לבריאות תחת פרס מספר R01GM144719-03. התוכן הוא באחריות הכותבים בלבד ואינו מייצג בהכרח את הדעות הרשמיות של המכונים הלאומיים לבריאות. מחקר זה נתמך גם על ידי מענק חוקרים צעירים של Villum (19063), מענק התחלה מהנציבות האירופית (ERC-Stg 949830), וקרן קרלסברג (CF20-0248).