Морские огурцы — это «дворники» океана, очищающие морское дно и перерабатывающие питательные вещества обратно в воду. Однако это скромное морское беспозвоночное может стать ключом к остановке распространения рака.
Согласно исследованию, проведённому под руководством Университета Миссисипи, опубликованному в журнале Glycobiology, сахарное соединение, обнаруженное в морских огурцах, может эффективно блокировать Sulf-2 — фермент, который играет важную роль в росте рака.
«Морские организмы производят соединения с уникальными структурами, которые редко встречаются или отсутствуют у наземных позвоночных», — сказала Марва Фарраг, доктор философии, кандидат четвёртого года обучения на кафедре биомолекулярных наук Университета Миссисипи.
«Поэтому сахарные соединения в морских огурцах уникальны. Они нечасто встречаются у других организмов. Вот почему их стоит изучать», — добавила она.
Фарраг, уроженка египетского города Асьют и ведущий автор исследования, работала над проектом с командой исследователей из Университета Миссисипи и Джорджтаунского университета.
Клетки человека и большинства млекопитающих покрыты крошечными волоскоподобными структурами, называемыми гликанами, которые помогают в клеточной коммуникации, иммунных реакциях и распознавании угроз, таких как патогены. Раковые клетки изменяют экспрессию определённых ферментов, включая Sulf-2, что, в свою очередь, изменяет структуру гликанов. Эта модификация способствует распространению рака.
«Клетки в нашем организме по сути покрыты «лесами» из гликанов», — сказал Витор Помин, доцент кафедры фармакогнозии. «И ферменты изменяют функцию этого леса — по сути, обрезают листья этого леса».
«Если мы сможем ингибировать этот фермент, теоретически мы будем бороться с распространением рака», — добавил он.
Используя компьютерное моделирование и лабораторные испытания, исследовательская группа обнаружила, что сахар — фукозилированный хондроитинсульфат — из морского огурца Holothuria floridana может эффективно ингибировать Sulf-2.
«Мы смогли сравнить то, что мы получили экспериментально, с тем, что предсказывала симуляция, и они совпали», — сказал Роберт Дорксен, профессор медицинской химии. «Это придаёт нам больше уверенности в результатах».
В отличие от других лекарств, регулирующих Sulf-2, соединение из морского огурца не влияет на свёртываемость крови, сказал Джошуа Шарп, доцент фармакологии Университета Миссисипи.
«Вы можете представить, что если вы лечите пациента молекулой, которая ингибирует свёртывание крови, то одним из побочных эффектов, который может быть довольно разрушительным, является неконтролируемое кровотечение», — сказал он. «Поэтому очень перспективно, что молекула, с которой мы работаем, не имеет такого эффекта».
В качестве морской терапии рака соединение из морского огурца может быть проще в создании и безопаснее в использовании.
«Некоторые из этих препаратов мы используем уже 100 лет, но мы всё ещё выделяем их из свиней, потому что химически синтезировать их было бы очень сложно и дорого», — сказал Шарп. «Вот почему природный источник — действительно предпочтительный способ получения этих препаратов на основе углеводов».
Извлечение соединения из морских огурцов не несёт риска передачи вирусов и других вредных агентов, в отличие от извлечения препаратов на основе углеводов из свиней или других наземных млекопитающих, сказал Помин.
«Это более выгодный и чистый ресурс», — сказал он. «Морская среда имеет много преимуществ по сравнению с более традиционными источниками».
Однако морские огурцы — некоторые разновидности которых являются кулинарным деликатесом в Тихоокеанском регионе — не так многочисленны, чтобы учёные могли пойти и собрать достаточно для создания линии лекарств. Следующий шаг в исследовании — найти способ синтезировать сахарное соединение для будущих испытаний.
«Одной из проблем при разработке этого препарата было бы низкое содержание, потому что вы не можете получить тонны морских огурцов», — сказал Помин. «Поэтому нам нужен химический путь, и когда мы его разработаем, мы сможем начать применять это на животных моделях».
Междисциплинарный характер научного исследования, в котором участвовали исследователи из области химии, фармакогнозии и вычислительной биологии, подчеркнул важность междисциплинарного сотрудничества в борьбе со сложными заболеваниями, такими как рак, сказал Помин.