Ny familie av forbindelser viser lovende resultater i behandling av parasittormer

Et internasjonalt forskerteam ledet av University of Toronto har oppdaget en familie av naturlige forbindelser med potensial til å skape nye og mer effektive behandlinger for parasittiske ormer. Disse forbindelsene blokkerer en unik metabolsk prosess som ormene bruker for å overleve i menneskets tarm.

Jordbårne parasittiske ormer herjer i utviklingsland i tropene. Infeksjon med disse parasittene forårsaker uvelhet, svakhet, underernæring og andre svekkende symptomer, og kan forårsake fødselsskader hos barn og svekke veksten deres.

Jordbårne parasittiske ormer smitter mer enn én milliard mennesker over hele verden, hovedsakelig i fattige samfunn i utviklingsland som mangler omfattende helse- og sanitærsystemer. Parasittene blir mindre mottakelige for de få tilgjengelige antihelminthiske legemidlene, så det er et presserende behov for å finne nye forbindelser.

Taylor Davie, førsteforfatter av studien og en masterstudent ved Donnelly Centre for Cellular and Biomolecular Research ved University of Toronto

Studien ble publisert i dag i tidsskriftet Nature Communications.

Mange arter av parasittiske ormer tilbringer mesteparten av livssyklusen sin inne i en menneskelig vert. For å tilpasse seg tarmmiljøet, spesielt mangelen på oksygen, går parasitten over til en type metabolisme som er avhengig av et molekyl som kalles rodokinon (RQ).

Parasitten kan overleve inne i sin menneskelige vert i mange måneder ved hjelp av en RQ-avhengig metabolisme.

Forskningsteamet bestemte seg for å fokusere på den parasittiske ormens adaptive metabolske prosess fordi RQ bare finnes i parasittens system; mennesker produserer eller bruker ikke RQ. Derfor vil forbindelser som kan regulere produksjonen eller aktiviteten til dette molekylet selektivt drepe parasitten uten å skade den menneskelige verten.

Forskerne undersøkte naturlige forbindelser isolert fra planter, sopp og bakterier på modellorganismen C. elegans. Selv om denne ormen ikke er en parasitt, er den også avhengig av RQ for metabolisme når oksygen ikke er tilgjengelig.

«Dette er første gang vi har vært i stand til å lete etter medisiner som spesifikt retter seg mot den uvanlige metabolismen til disse parasittene», sa Andrew Fraser, studiens hovedforsker og professor i molekylær genetikk ved Donnelly Center og Temerty School of Medicine.

"Denne screeningen ble muliggjort av nylige fremskritt fra vår gruppe og andre innen bruk av C. elegans til å studere RQ-avhengig metabolisme, samt vårt samarbeid med RIKEN, et av Japans største forskningsbyråer. Vi screenet deres bemerkelsesverdige samling av 25 000 naturlige forbindelser, noe som førte til oppdagelsen av en familie av benzimidazolforbindelser som dreper ormer som er avhengige av denne typen metabolisme."

Forskere foreslår en flerdosebehandling av en nyoppdaget familie av forbindelser for å behandle parasittiske ormer. Mens enkeltdosebehandling er mer praktisk for massebehandlingsprogrammer med medikamenter, ville et lengre behandlingsprogram være mer effektivt for å drepe parasittene.

«Vi er svært fornøyde med resultatene fra studien vi brukte biblioteket vårt til», sa Hiroyuki Osada, professor i farmasi ved Shizuoka University og direktør for kjemiskbiologigruppen ved RIKEN Center for Sustainable Resources.

«Studien demonstrerer kraften i screeningmetoden, som i dette tilfellet lar forskere screene et svært stort antall molekyler innenfor en konsentrert samling av naturprodukter. Screeninger er svært effektive, noe som er nøkkelen til å adressere presserende forskningsspørsmål av global betydning som dette.»

Neste steg for forskerteamet inkluderer å forbedre den nye klassen av hemmere gjennom ytterligere in vivo-testing med parasittiske ormer, som skal utføres av Kaisers laboratorium ved Universitetet i Basel i Sveits, og fortsette å søke etter forbindelser som hemmer RQ.

«Denne studien er bare begynnelsen», sa Fraser. «Vi har funnet flere andre svært potente forbindelser som påvirker denne metabolismen, inkludert, for første gang, en forbindelse som blokkerer ormenes evne til å produsere RQ. Vi håper at testene våre vil bidra til å utvikle medisiner for å behandle viktige patogener rundt om i verden.»

Denne forskningen ble støttet av Health Institutes of Canada og European Molecular Biology Organization.