Journal of Natural Products: Средство от рака и вирусов нашли в листьях полыни

Яркие зеленые листья прорастают из высоких ароматных растений, аккуратно расставленных в два ряда терракотовых горшков в биологической лаборатории Валери Спонсел. Этажом выше находится химическая лаборатория Фрэнсиса Йошимото, который занимается экстракцией листьев растения для получения лекарственных соединений.

Вскоре ученые встретятся с исследовательницей Анни Лин (Annie Lin), которая будет тестировать полученные соединения на раковых клетках.

Растение Artemisia annua, или полынь однолетняя (на фото), содержит лекарственные соединения. Исследователи UTSA изучают растение, чтобы понять биоактивные свойства одного из этих соединений, Arteannuin B, на раковых клетках и COVID — заболевании, вызываемом вирусом SARS-CoV-2.

Около 50% рецептурных препаратов получают из натуральных продуктов. Они производятся растениями, грибами или бактериями. Половина этих лекарств происходит из растений. Это поразительно, если вспомнить обо всех существующих в мире лекарствах, — заявляет Спонсел.

Разные растения производят различные лекарственные соединения. Что касается рака, то существует несколько типов соединений, которые существовали всегда, но были открыты только в последние полвека. Никогда не будет одного соединения, которое лечило бы все раковые заболевания, поэтому исследования продолжаются.

Сладкая энни используется в традиционной китайской медицине уже более 2 тыс. лет. Из этого растения получают артемизинин, содержащий эндопероксид, который используется для лечения малярии. Экстракты его листьев используются для лечения ряда других заболеваний, в том числе рака и COVID-19. Кофе, настоянный на Sweet Annie, является объектом текущего клинического испытания, связанного с раком, а экстракт растения, добавляемый в чай, используется в Африке для потенциальной борьбы с COVID.

Однако до недавнего времени исследователи не могли четко понять, как именно действуют соединения этого растения. Спонсель, Йошимото и Лин впервые продемонстрировали механизм действия одной из этих молекул благодаря своей междисциплинарной работе в области биохимии, химии и биологии.

Мы находимся на первых этапах изучения механизма действия лекарственных соединений Sweet Annie, чтобы решить, как лучше их доставлять и проводить целенаправленную терапию, — говорит Лин, доцент кафедры интегративной биологии и кафедры нейронаук, биологии развития и регенерации UTSA.

Мы можем быть более конкретными. Мы можем снизить концентрацию, чтобы воздействовать непосредственно на опухоли. В настоящее время мы изучаем возможности инкапсулирования соединения в различных концентрациях, которые будут направлены непосредственно на области, нуждающиеся в лечении.

Исследование проводилось в сотрудничестве с Митчелом С. Бергером, профессором и директором Центра опухолей головного мозга Калифорнийского университета в Сан-Франциско (UCSF), и недавно было опубликовано в журнале Journal of Natural Products. Бергер предоставил ресурсы для получения первичных клеток глиобластомы из Банка тканей опухолей головного мозга UCSF.

Мы использовали метанол в качестве растворителя для выделения соединения, и именно здесь у меня возникла идея, что именно так оно должно действовать в биологических системах, — пояснил Йошимото, доцент кафедры химии UTSA.

Кейтлин Варела, докторант из лаборатории Йошимото, провела фракционирование и охарактеризовала экстракты листьев Sweet Annie с помощью ЯМР-спектроскопии и жидкостной хромато-масс-спектрометрии.

Исследователи протестировали фракции на цитотоксическую активность (насколько токсично вещество для клеток) в отношении клеток глиобластомы (GBM) — злокачественной формы опухоли головного мозга. Затем они очистили фракции, чтобы по очереди выделить и протестировать их отдельные компоненты против раковых клеток. На протяжении всего процесса артеаннуин В неизменно демонстрировал цитотоксическую активность против раковых клеток GBM. По их мнению, он может ингибировать цистеиновые протеазы (ферменты, разрушающие белки), которые сверхэкспрессируются в раковых клетках.

Затем мы дериватизировали артеаннуин B путем его химического восстановления, и доктор Лин показал, что восстановленная форма артеаннуина B не активна против GBM в той же концентрации. Этот результат позволил нам понять, как артеаннуин В обладает биоактивными свойствами, — говорит Йошимото.

Развивая наши результаты, Кейтлин показала, что артеаннуин В препятствует активности основной протеазы SARS-CoV-2 и каспазы-8. Оба фермента являются цистеиновыми протеазами.

Йошимото добавляет в заключение:

Мы хотим знать, как это работает, чтобы можно было давать лекарства разумным способом. Все наши тела отличаются друг от друга. Например, при раке происходит сверхэкспрессия определенных генов, и если вы знаете, какой ген экспрессируется, то можете нацелиться на него и заблокировать активность его белкового продукта с помощью лекарства. В качестве конкретного примера можно привести тамоксифен, который является пролекарством и метаболизируется в активную форму — эндоксифен — под действием ключевого фермента организма — цитохрома P450 2D6.

Эндоксифен блокирует активность рецептора эстрогена, который в некоторых эстрогензависимых раках молочной железы сверхэкспрессируется и необходим для роста. Однако некоторые люди имеют менее активную форму P450 2D6, поэтому тамоксифен не будет эффективен для лечения их эстрогензависимых раков. Понимание механизма действия лекарств — это очень важный момент, поскольку позволяет более эффективно применять лекарства.

08.09.2023