Доцент Линь Цинсонг, который работает с кафедры биологических наук факультета естественных наук США и является одним из ученых, руководивших исследованием, объяснил: «Многие люди могут не осознавать, что крошечные комары теряют больше человеческих жизней, больше особенно малярийных паразитов, каждый год по сравнению со свирепыми животными, такими как львы и акулы. После заражения малярийные паразиты, известные тем, что поедают кровь, могут быстро распространяться в организме человека и потреблять до 80 процентов эритроцитов за короткий период времени, что приводит к ряду смертельных симптомов."
Около 3.Всемирная организация здравоохранения считает, что 2 миллиарда человек — почти половина населения мира — подвержены риску заболевания малярией.
По состоянию на сентябрь 2015 года только в этом году было зарегистрировано 214 миллионов случаев малярии и 438 000 смертей, связанных с малярией.
Артемизинин и его производные в настоящее время являются наиболее мощным классом противомалярийных препаратов.
В знак признания его важности в борьбе с малярией открытие артемизинина принесло китайскому ученому г-же Ту Юю Нобелевскую премию по физиологии и медицине 2015 года в начале октября этого года. Хотя были проведены обширные исследования артемизинина, механизм действия препарата до конца не изучен.
Ассист Проф Линь вместе с доктором Ван Цзиганом, который ранее работал в отделе биологических наук НУС, а теперь работает в Альянсе исследований и технологий Сингапур-Массачусетского технологического института, доцент Кевин Тан с отделения микробиологии и иммунологии НУС Юн Лу Линь Школа медицины и их исследовательская группа обнаружили более 120 белковых мишеней артемизинина и механизм, активирующий его смертоносный убивающий эффект. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications 23 декабря 2015 г.
Как работает артемизинин
Ранее были идентифицированы только две мишени артемизинина, и их корреляция с мощным действием препарата по уничтожению паразитов подвергалась сомнению. Это последнее исследование, проведенное командой NUS, выявило 124 белковых мишени артемизинина у Plasmodium falciparum, наиболее патогенного малярийного паразита, поражающего людей.
«Поскольку резистентность к артемизинину у малярийных паразитов становится все более серьезной проблемой, особенно в Юго-Восточной Азии, наше исследование может потенциально способствовать разработке более эффективных лекарств и стратегий лечения от малярии», — сказал доцент Тан.
Многие из недавно идентифицированных белков-мишеней участвуют в основных биологических процессах паразита, что объясняет его мощный убивающий эффект. Благодаря своему беспорядочному механизму нацеливания артемизинин нацелен на кровожадную природу малярийного паразита, одновременно связываясь с широким спектром мишеней и фатально нарушая биохимию паразита.
Исследование также показало, что основным активатором артемизинина является гем, специфическое железосодержащее соединение, которое либо биосинтезируется паразитом на ранней стадии его развития, либо происходит из переваривания гемоглобина на более поздних стадиях.
Было обнаружено, что уровень активации лекарственного средства намного ниже у паразитов кольцевой стадии, учитывая, что для активации артемизинина требуется гем, которого гораздо меньше и который биосинтезируется паразитом. Для сравнения, на поздних стадиях своего жизненного цикла паразит активно переваривает гемоглобин в инфицированных клетках крови в качестве основного источника энергии.
Это высвобождает большое количество гема, и, таким образом, лекарство способно специфически реагировать на инфицированные паразитами клетки и эффективно атаковать болезнетворных паразитов.
Прокладывая путь к новым стратегиям лечения малярии
Профессор Лин добавил: «Текущие результаты не только дают более полную картину того, как работают артемизинин и его производные, но и предлагают новые способы использования препарата. Например, чтобы улучшить активацию лекарства на стадии кольца, мы можем изучить повышение уровня биосинтеза гема у паразита.
Понимая, что переваривание гемоглобина высвобождает огромное количество гема, что приводит к эффективному механизму уничтожения на более поздних стадиях, мы также можем рассмотреть вопрос о продлении времени лечения, чтобы лекарство могло эффективно убить паразита в течение нескольких циклов."
Команда будет сотрудничать с исследователями из Департамента химической и биомолекулярной инженерии NUS для разработки новых аналогов артемизинина с более специфическими целевыми свойствами.
«Продвигаясь вперед, структурная биология и физико-химические исследования помогут нам понять, как именно лекарство связывается со своими белками-мишенями и как эти модификации белков влияют на их структуры и, следовательно, на их функции», — сказал д-р Ван.