Scorpion-giftföreningar kan döda farliga bakterier
Forskare har lyckats syntetisera två skorpiongiftföreningar som är effektiva mot vissa stammar av mycket smittsamma bakterier. Det är osannolikt att föreningarna skadar människor, försäkrar forskarna oss.
Bildkredit: Edson N. Carcamo-Noriega
Tusentals djurarter runt om i världen är giftiga, från spindlar till getingar, fiskar, ormar och grodor.
Giften hos vissa djur är bara tillräckligt stark för att producera mild irritation och avskräcka potentiella rovdjur, medan giften från andra djur, som den lilla blåringade bläckfisken, lätt kan döda en vuxen människa inom några minuter.
Men forskare hävdar att många dödliga giftdjur också kan innehålla svaret på infektion och sjukdom.
Till exempel giftet Tropidolaemus wagleri, en huggorm som är infödd i Sydostasien, kan förbättra behandlingen av blodproppar, och en nyckelkomponent i trattens spindelgift kan hjälpa till att förhindra hjärnskador efter en stroke.
Forskare från Stanford University i Kalifornien och National Autonomous University of Mexico i Mexico City har nyligen gjort en annan lovande upptäckt: Två föreningar från giftet från en skorpion som är infödd i östra Mexiko, Diplocentrus melici, kan bekämpa svåra bakterier utan att skada frisk vävnad.
Teamet genomförde sin forskning på möss, liksom i vävnadsprover, för att testa föreningarnas effektivitet och säkerhet. Studiens resultat visas nu i PNAS.
Upptäckten av två nya föreningar
Professor Richard Zare, från Stanford, professor Lourival Possani, från National Autonomous University of Mexico, och deras team gjorde den spännande upptäckten efter fångsten av några exemplar av D. melici av professor Possanis forskarstudenter i Mexiko.
Prof. Possanis forskning har kretsat kring att upptäcka nya medicinska behandlingar baserade på skorpiongift. Prof. Zare specialiserar sig på att detektera kemiska reaktioner på molekylär nivå.
De två seniorforskarna och deras team samarbetade för att identifiera de viktigaste föreningarna som framställdes D. melici gift ett viktigt farmakologiskt bly. Hela processen var mycket mödosam och till och med att hitta skorpionerna var i första hand svårt.
”Insamlingen av denna art av skorpion är svår eftersom skorpionen är begravd under vintern och torra årstider. Vi hittar det bara under regnperioden, förklarar professor Possani.
För att "mjölka" skorpionerna för deras gift, var forskarna tvungna att applicera milda elektriska stimuli på arachnids svansar. Efter detta förfarande såg laget att giften blev brunaktig så snart den blev utsatt för luft.
Efter att ha genomfört flera känsliga tester ansåg forskarna att två kemiska föreningar av 1,4-bensokinon - som de hade kunnat syntetisera från en liten mängd skorpiongift - var ansvariga för denna förändring. Var och en av dessa föreningar fick en annan färg, en röd och den andra blå, när de kom i kontakt med luften.
”Vi hade bara 0,5 mikroliter gift att arbeta med. Detta är tio gånger mindre än mängden blod som en mygga suger i en enda portion, konstaterar professor Zare.
Bensokinoner, förklarar forskarna, har antimikrobiella egenskaper, och de två föreningarna som teamet identifierade var tidigare okända. De skiljer sig bara subtilt från varandra.
"De två föreningarna är strukturellt besläktade, men medan den röda har en syreatom på en av dess grenar, har den blå en svavelatom", förklarar Shibdas Banerjee, Ph.D., en av studieförfattarna som ansvarar för att belysa strukturen hos de nyligen upptäckta kemikalierna.
Ett stick i svansen ... mot bakterier
Med tanke på det faktum att bensokinoner kan döda bakteriestammar skickade forskarna i professor Zares laboratorium prover av de två nyupptäckta föreningarna till Dr. Rogelio Hernández-Pando och hans kollegor vid Salvador Zubirán National Institute of Health Sciences and Nutrition, i Mexico City , för ytterligare testning.
Teamet på Salvador Zubirán fann att röd 1,4-bensokinon effektivt förstördes Staphylococcus aureus, som är mycket smittsam, medan blå 1,4-bensokinon kunde döda olika stammar av Mycobacterium tuberculosis, som är ansvariga för tuberkulos.
Detta inkluderade M. tuberculosis stammar som hade utvecklat resistens mot flera antibiotika. En fråga kvarstod dock fortfarande.
"Vi upptäckte att dessa föreningar dödade bakterier, men sedan blev frågan:" Kommer det att döda dig också? ", Konstaterar professor Zare.
"Och svaret är nej: Hernández-Pandos grupp visade att den blå föreningen dödar tuberkulosbakterier men lämnar lungfodret hos möss intakt."
Prof. Richard Zare
Fler mysterier att avslöja
Det faktum att de två nyligen identifierade föreningarna är mycket effektiva mot dödliga bakterier och till synes säkra att administrera gör dem till idealiska kandidater för nya läkemedel och terapier. Ändå, konstaterar professor Possani, skulle denna nya forskningsväg aldrig ha blivit möjlig om inte professor Zare och hans team.
Det är tack vare det faktum att professor Zare och kollegor lärde sig att syntetisera de två bensokinonerna från giftet D. melici att forskare nu kommer att kunna leta efter sätt att använda dessa föreningar för läkande ändamål.
”Mängden giftkomponenter vi kan få från djuren är extremt låg. Syntesen av föreningarna var avgörande för framgången för detta arbete, förklarar professor Possani.
”Enligt volym är skorpiongift ett av de mest värdefulla materialen i världen. Det skulle kosta 39 miljoner dollar att producera en liter av det, konstaterar professor Zare.
"Om du bara var beroende av skorpioner för att producera den, hade ingen råd med det, så det är viktigt att identifiera vilka kritiska ingredienser som är och kunna syntetisera dem", betonar han.
I framtiden planerar forskarna att fortsätta arbeta tillsammans för att ta reda på hur man använder D. melici för alltid. Samtidigt är professor Zare och professor Possani intresserade av varför de två icke-toxiska kemikalierna i första hand finns i skorpiongiften och de vill avslöja detta mysterium.
”Dessa föreningar är kanske inte giftets beståndsdel. Vi har ingen aning om varför skorpionen gör dessa föreningar. Det finns fler mysterier, säger professor Zare.
