3 uhyggelige crawlies, der kan revolutionere sundheden
Mange af os er bange eller frastødte af "minibestere", såsom insekter og edderkopper. Vi ser ofte sådanne væsner som skadedyr, men disse små skabninger kunne holde hemmeligheden bag bedre helbred og terapier. I denne Spotlight-funktion forklarer vi, hvordan tre “uhyggelige crawlies” kan revolutionere sundhedsforskning.
Mennesker har altid haft et kærlighedshat-forhold til væsener, som har en tendens til at fascinere og afvise os i lige stor grad.
En undersøgelse offentliggjort i 2017 og dækket den Medicinske nyheder i dag fandt ud af, at menneskers frygt for uhyggelige crawlies kan blive "stemplet" i vores hjerner, og at vi måske har denne mistillid til skabninger, såsom edderkopper, selv i barndommen.
Alligevel fascinerer insekter, arachnider og andre væsener også mennesker - måske fordi de er så meget forskellige fra os. Sommerfugle kan trods alt smage med fødderne, edderkopper kan "høre" gennem de små hår på benene, og en orm, der er skåret i halve, kan regenerere "halen" på kroppen.
Forfattere og andre kunstnere har kigget ind i insektverdenen i hundreder af år i frygt for det, de fandt der.
Digteren og maleren fra det 18. århundrede William Blake var så optaget af små skabninger, at han engang angiveligt troede, at han havde set et loppespøgelse i sine drømme, som han derefter malede.
Århundrede-forfatteren, Franz Kafka, byggede på den anden side berømt på den afsky, som mange mennesker oplever, når de støder på bugs i deres elskede hjem ved at skrive historien "Metamorfosen."
I denne fortælling vågner hovedpersonen, Gregor Samsa, en morgen uden at føle sig som ham selv. Han er blevet "ungeheures Ungeziefer", hvilket groft oversat fra tysk betyder "skræmmende skadedyr" - et håropdræt insekt.
Men nyere forskning tyder på, at væsener er fascinerende og værd at studere ikke kun på grund af deres ”andenverdenlighed” eller på grund af deres forhold til mennesker og andre arter.
Disse minibestere kan faktisk have meget at undervise og tilbyde i forbindelse med klinisk forskning. I denne Spotlight-funktion ser vi på, hvordan tre uhyggelige crawlies kan ændre ansigtet for sundhed og medicinsk behandling.
1. Edderkopper kan væve nye behandlinger
Irritabel tarmsyndrom (IBS) henviser til en sameksisterende gruppe af gastrointestinale symptomer, herunder diarré og mavesmerter, der kan påvirke en persons livskvalitet alvorligt. Ifølge data offentliggjort i 2014 lever cirka 11% af verdens befolkning med IBS.
I 2016 fandt forskere fra University of Adelaide i Australien, Johns Hopkins University i Baltimore, MD og andre samarbejdende institutioner et nyt potentielt mål for IBS-relateret smertebehandling - i edderkoppegift.
Mere specifikt fandt holdet, at toksiner produceret af en art af tarantula, Heteroscodra makulerervar i stand til at aktivere et protein (ionkanal), NaV1.1, der er til stede i tarmens nerver, der sender smertesignaler.
Forskerne mente, at denne opdagelse kunne føre til mere målrettede behandlinger for IBS-smerte. Og faktisk offentliggjorde medlemmerne af det oprindelige team i 2018 en ny undersøgelse, der rapporterede, at de havde fundet en måde at blokere smertesignalet i musemodeller af IBS.
Også i 2018 nulstillede efterforskere fra University of Queensland og Florey Institute of Neuroscience and Mental Health - begge i Australien - de terapeutiske egenskaber af et peptid til stede i edderkoppegift: Hm1a.
Holdet, ledet af professor Glenn King fra University of Queensland, var i stand til at bruge Hm1a til selektivt at aktivere NaV1.1 i musemodeller af Dravet syndrom, en alvorlig form for epilepsi. Ved at gøre det var forskerne i stand til at eliminere krampeanfald hos musene, de behandlede med edderkoppegiftmolekylet.
"Edderkopper dræber deres bytte gennem giftforbindelser, der er målrettet mod nervesystemet," bemærker undersøgelse medforfatter Prof. Steven Petrou.
"Millioner af år med evolution har raffineret edderkoppegift til specifikt at målrette mod visse ionkanaler uden at forårsage bivirkninger på andre, og stoffer, der stammer fra edderkoppegifter, bevarer denne nøjagtighed," fortsætter prof. Petrou og argumenterer for, at hans holds nuværende resultater kan føre til mere effektive behandlinger for anfald i Dravets syndrom.
Hemmelighederne og potentialet i edderkoppesilke
Men edderkoppegift er ikke det eneste fokus inden for biomedicinsk forskning. ”Edderkoppesilke er det hårdeste biologiske materiale,” siger Jessica Garb, der er lektor ved Institut for Biologiske Videnskaber ved University of Massachusetts Lowell.
”De er hårdere end stål, men vejer dog meget mindre, og nogle edderkoppesilke kan strækkes op til tre gange deres længde uden at gå i stykker,” fortsætter hun. Af disse grunde har Garbs og kolleger studeret dette utroligt tynde og elastiske materiale med det formål at finde ud af, hvad der giver edderkoppesilke sin styrke og alsidighed.
I 2018 modtog Garb og kolleger et tilskud på $ 335.000 fra National Science Foundation til deres forskning i edderkoppesilke. Ved at låse op for dens hemmelighed håber efterforskerne, at de er i stand til at komme med en formel for næste generations biomaterialer.
"F.eks. Kunne disse materialer bruges til at forbedre hjelme og kropspanser eller andet beskyttelsesudstyr, medicinsk udstyr som proteser, bandager og suturer, endda sportsudstyr."
Jessica Garb
2. Kakerlakker: Fra skadedyr til potion
Den meget ondskabsfulde kakerlak ser også ud til at være fuld af potentiale, når det kommer til at hjælpe sundhedsforskning. Rapporter fra sidste år antyder, at der i Kina findes kakerlaksejendom, hvor iværksættere tillader kakerlakker at opdrætte frit i et grundigt desinficeret miljø.
Imidlertid forsegler gården disse fattige væsenes skæbne. Når de når modenhed, ”kakerlakbønderne” formalet dem til en pasta, der skal hjælpe med at behandle gastrointestinale problemer.
Denne praksis har sine rødder i gamle kinesiske traditioner, der hævder, at kakerlakker kan have en terapeutisk anvendelse. Men er det sandt?
Ifølge foreløbig forskning udført i 2010 af efterforskere fra University of Nottingham i Det Forenede Kongerige indeholder hjernen til kakerlakker og græshopper ikke mindre end ni molekyler, der kan dræbe potente, antibiotikaresistente bakterier. Efterforskerne testede den amerikanske kakerlak samt to forskellige græshoppearter.
”Vi håber, at disse molekyler til sidst kunne udvikles til behandlinger for Escherichia coli og MRSA [methicillin-resistent Staphylococcus aureus] infektioner, der i stigende grad er resistente over for nuværende lægemidler, ”bemærker Simon Lee, en af forskerne involveret i denne undersøgelse.
"Disse nye antibiotika kan muligvis give alternativer til aktuelt tilgængelige lægemidler, der kan være effektive, men som har alvorlige og uønskede bivirkninger," argumenterer Lee.
Hvad kakerlaksmødre kan lære os
Kakerlakker kunne også være vores næste store proteinkilde, ifølge en undersøgelse, der er omtalt i International Union of Crystallography Journal i 2016. En art af kakerlak, Diploptera punctata (Pacific beetle kakerlak),producerer faktisk en form for mælk til at fodre sine levende unger.
Denne mælk, har forskere fundet, danner proteinkrystaller i de unges tarm. Disse krystaller indeholder en stor mængde protein, så høj, faktisk, at studieforfatter Subramanian Ramaswamy har henvist til dem som "en komplet mad."
Selvom efterforskeren har antydet, at kakerlaksmælken kunne blive en del af den nye proteindrikkearena, har han også indrømmet, at processen ville være udfordrende. Da det ikke er muligt at mælke insekterne, ville forskere være nødt til at finde en måde at producere mælken kunstigt på.
D. punctata kunne også blive den nye dyremodel for præference for nogle aspekter af klinisk forskning, ifølge Emily Jennings og kolleger fra University of Cincinnati i Ohio.
Jennings har undersøgt genetiske markører for gravide kvinder D. punctata at forstå, hvad der sker på forskellige stadier under insektets graviditet.
Forskeren håber, at den nye model kunne have større applikationer, og kakerlakker kunne give billigere dyr, der er lettere at arbejde med end pattedyr, såsom mus.
”Vi har over 1.000 kakerlakker i et ret lille rum, en enorm befolkning i forhold til hvad du kan holde med mus. Foderplanen for kakerlakker er omkostningerne ved en stor pose hundemad, der kan vare i årevis, ”bemærker Jennings.
3. Alt brummen om hvepsegift
Mange af os er bange for hveps, hovedsageligt på grund af deres tilsyneladende tilfældige aggressive opførsel, og fordi deres brod kan producere allergiske reaktioner, som kan variere fra mild hævelse til fuldblæst anafylaksi.
Men der er også et helbredende potentiale i deres brod - i det mindste ifølge en række kliniske undersøgelser udført i de sidste par år. For eksempel en undersøgelse offentliggjort i tidsskriftet Giftstoffer identificerede i 2015 tre peptider til stede i bi- og hvepsegifte, som forfatterne hævder, har anvendelser i biomedicin.
Et af disse peptider, mastoparan, er til stede i gift af hornets, papirhveps og sociale hveps. Det har antimikrobielle og antivirale egenskaber, blandt andre typer terapeutisk potentiale.
”Mastoparan alene eller i kombination med andre antibiotika kan være et lovende alternativ til bekæmpelse af flere antibiotikaresistente bakterier i klinisk praksis,” skriver undersøgelsesforfatterne.
Forskerne advarer dog også om, at dette peptid kan være giftigt for sundt væv og angribe både bakterier og omgivende celler. ”Således er det nødvendigt at udvikle nye strategier for at reducere de toksiske bivirkninger af mastoparan og derved forbedre gennemførligheden af kliniske anvendelser,” påpeger undersøgelsesforfatterne.
En anden undersøgelse, også fra 2015, foreslog, at Polybia-MP1 - en mastoparan til stede i giften af den sociale hveps Polybia paulista - var i stand til at hæmme spredning af blære- og prostatacancerceller såvel som medikamentresistente leukæmiceller.
Peptidet gør dette ved at stikke huller ind i kræftcellernes membraner og få dem til at "lække" deres molekylære indhold.
Endnu mere overraskende er forskning fra University of California i Riverside - offentliggjort sidste år i Biokemi - identificerede en ny klasse af hvepsegiftpeptider, ampulexiner, produceret af Ampulex kompressa (smaragd juvel hveps), som kunne åbne en ny vej til Parkinsons behandlinger.
Smaragd juvelhvepsen er berygtet - den stikker kakerlakker, først for at lamme dem og derefter for at "kontrollere" deres hjerne, så kakerlakkerne bliver sløve og lette at manipulere.
I sidste ende giver dette hvepse mulighed for at indsætte deres æg i kakerlakkernes kroppe, så hvepselarverne kan bruge dette som deres første fødekilde, når de klækkes.
Så uhyggelig som denne proces er, gav den University of California et vigtigt forspring - den ubevægelige tilstand af de stukkede kakerlakker ligner nogle symptomer på Parkinsons sygdom.
Da ampulexiner ser ud til at være ansvarlige for at fremkalde immobilitet, sigter efterforskerne på at studere dem i håb om, at disse vil give dem mulighed for at finde et nyt cellulært mål for Parkinsons behandlinger.
Denne Spotlight-funktion har muligvis ikke gjort meget for at lindre din mistillid til små væsener. Efter at have læst det, måske næste gang du vil løbe væk ved synet af en hveps eller kaste en tøffel på en edderkop, vil du tænke igen og overveje at den stakkels lille minibest en dag kan føre vejen til den næste store medicinske opdagelse.
