Medizin kommt für die meisten von uns aus der Apotheke. Dort können wir uns mit Blisterpackungen mit Pillen, Salbentuben und Flaschen mit harmlos aussehenden Flüssigkeiten eindecken. Aber die Originalquellen von Drogen können viel exotischer sein als Ihr lokaler Apotheker. Das erste HIV-Medikament stammte beispielsweise aus einem Meeresschwamm, während ein Medikament gegen Herzkrankheiten aus der Fingerhutpflanze gewonnen wird.
Viel exotischer als giftige Tiere kann es nicht geben und darauf richten Wissenschaftler ihre Aufmerksamkeit. Gifte sind Cocktails, die aus zwischen zehn und Hunderten verschiedener Toxine bestehen, normalerweise Proteine und kleinere Ketten von Aminosäuren, die Proteinen, sogenannten Peptiden, ähneln, zusammen mit organischen Molekülen wie Hormonen, Antibiotika und anderen Verbindungen, die an den Stoffwechselfunktionen des Lebens beteiligt sind Dinge. Gifte helfen Tieren, Beute zu immobilisieren oder zu töten oder Raubtiere zur Selbstverteidigung zu neutralisieren.
Um als Gift, im Gegensatz zu Gift, zu gelten, muss die Toxinmischung einem anderen Tier „injiziert“ werden. Rund 150.000 Tierarten haben die Maschinerie entwickelt, um Gift zu produzieren und es der Beute zu injizieren. Einige sind bekannt:Schlangen mit ihren Reißzähnen oder Bienen mit ihren Stacheln. Andere sind weniger bekannt:das männliche Schnabeltier mit den giftigen Sporen an den Hinterbeinen; der giftige Speichel bestimmter Spitzmausarten; die schöne, aber tödliche Kegelschnecke, die ihren harpunenartigen Rüssel in winzige Fische auf dem Meeresboden freisetzt ...
Es ist die Evolution, die Gift zu einer so guten Quelle für Medikamente gemacht hat, sagt Dr. Zoltan Takacs, ein in Ungarn geborener Wissenschaftler und Abenteurer, der die World Toxin Bank gründete. „Giftstoffe gehören zu den wirksamsten und zielgerichtetsten Molekülen der Erde“, erklärt er. „Aus Sicht der Menschheit macht dies Giftstoffe zu idealen Vorlagen für die Wirkstoffforschung.“
Über Hunderte von Millionen von Jahren wurden die Toxine in Giften verfeinert, um auf hochspezifische Komponenten der lebenswichtigen Körperfunktionen ihrer Beute abzuzielen. Einige Toxine greifen das Nervensystem an und verursachen Lähmungen, indem sie die Kommunikation zwischen Nerv und Muskel stören. Andere verhindern die Blutgerinnung, was zu massiven Blutungen führt. Es sind jedoch dieselben gefährlichen Eigenschaften, die sie nützlich machen könnten. Substanzen, die das Nervensystem beeinträchtigen, könnten großartige Schmerzmittel abgeben, während die Blutverdünnung ein wesentlicher Bestandteil der Behandlung von Herzerkrankungen ist.
Versuchen Sie das nicht zu Hause
Das bedeutet aber nicht, dass Ärzte Ihnen bald empfehlen werden, ein paar giftige Schlangen und Spinnen im Haus zu halten. „Venom ist eine komplexe Mischung von Toxinen“, sagt Takacs. „Sie müssen ein einzelnes bestimmtes Toxin isolieren, um ein sicheres therapeutisches Mittel zu haben.“
Die Verwendung von Giften als Quelle von Drogen ist keine neue Idee. Alte Zivilisationen verwendeten Gifte in der Medizin, und das erste aus Gift gewonnene Medikament der Neuzeit wurde 1981 in Großbritannien erhältlich. Mittlerweile gibt es rund 20 verschiedene Medikamente, die aus Tiergiften stammen, sagt Takacs, und zielen auf alles ab, von Herzkrankheiten bis hin zu Diabetes. P>
Aber erst seit kurzem sind Wissenschaftler im Besitz der Technologie, die notwendig ist, um Gifte systematisch nach möglichen Medikamentenkandidaten zu durchsuchen. Takacs sammelt Gifte aus der ganzen Welt, oft in abgelegenen Gebieten, um neue Giftproben in die Hände zu bekommen. Mithilfe der von ihm miterfundenen Designer Toxins-Technologie verschmilzt Takacs natürliche Toxine verschiedener giftiger Tiere zu einem einzigen Molekül. Diese Technik wird verwendet, um riesige Bibliotheken von Toxinvarianten zu erstellen, wie z. B. die World Toxin Bank, die gegen bekannte Arzneimittelziele gescreent werden können, um Toxine zu finden, die die besten Aussichten auf die Behandlung von Krankheiten haben.
„Stellen Sie sich vor, man fusioniert Teile von Schlangen-, Skorpion- und Meeresschneckengiften miteinander und erhält am Ende Varianten, die in der Natur verwurzelt sind, aber neue biologische Eigenschaften haben“, sagt Takacs. "Es gibt Ihnen fast den Luxus, einige der besten Molekülstücke, die die Evolution jemals entworfen hat, von Hand auszuwählen und zu optimieren."
Mit rund 20 Millionen Giftstoffen in der Natur, die es noch zu erforschen gilt, sieht es so aus, als würden wir in unseren Badezimmerschränken immer mehr Medikamente sehen, die von den starken Giften der Natur inspiriert sind. Wo könnten sie also herkommen?
1BIENEN UND WESPEN
ZIELE :HIV, Brustkrebs, Hautkrebs und rheumatoide Arthritis
Von all den giftigen Bissen, Stichen und Einstichen sind die meisten von uns mit denen von Bienen vertraut. Bienengift enthält jedoch Verbindungen, die so unterschiedliche Anwendungen wie die Bekämpfung von HIV und die Behandlung von rheumatoider Arthritis haben könnten.
Mehr als die Hälfte des Giftes von Honigbienen besteht aus einem Peptid namens Melittin. Trotz seiner geringen Größe hat dieses Toxin einen gewaltigen Schlag – es ist die Ursache für das brennende Gefühl, das mit einem Stich einhergeht.
In Labortests, die von Forschern der Washington University School of Medicine in den USA durchgeführt wurden, konnten Goldnanopartikel, die Melittin tragen, Löcher in die Schutzhülle von HIV stechen, ohne menschliche Zellen zu beeinträchtigen. Während die Forschung noch in den Kinderschuhen steckt, könnten diese Nanopartikel eines Tages Teil eines Vaginalgels sein, um die Übertragung von HIV zu verhindern.
Eine der größten Herausforderungen für die Krebstherapie besteht darin, sicherzustellen, dass Medikamente nur auf Krebszellen und nicht auf gesunde Zellen abzielen. Forscher der University of Leeds und der São Paulo State University in Brasilien untersuchen ein Gift aus dem Gift der brasilianischen Wespe Polybia paulista, das genau das bewirken könnte.
Es zielt auf Strukturen von Fettmolekülen an der Außenseite von Krebszellen ab, sticht Löcher in die Zellen und bewirkt, dass lebenswichtige Moleküle austreten. Dieselben Fettmoleküle befinden sich im Inneren gesunder Zellen, was bedeutet, dass nicht krebsartige Zellen vor der Aufmerksamkeit des Wespentoxins sicher sind. Es ist jedoch noch früh. Das Toxin wurde nur im Labor getestet, also fangen Sie noch nicht an, Wespen in Ihrem Zuhause willkommen zu heißen.
Die punktierenden Eigenschaften von Melittin könnten auch bei der Krebsbehandlung nützlich sein. Es hat sich gezeigt, dass es Tumore bei Mäusen mit Brust- und Hautkrebs verkleinert, wenn es über Nanopartikel verabreicht wird. Es kann auch die Entzündungsmechanismen in Zellen und Tieren mit rheumatoider Arthritis blockieren.
2SCHLANGEN
ZIELE :Blutdruck, Blutgerinnung, chronische Schmerzen
Wenn Sie gebeten werden, an ein giftiges Tier zu denken, ist es ziemlich wahrscheinlich, dass eine Schlange das erste ist, das Ihnen in den Sinn kommt. Sie sind wahrscheinlich auch die am besten untersuchten unter Wissenschaftlern, die nach neuen Medikamenten suchen.
Viele aus Schlangengift gewonnene Medikamente zielen auf das Herz-Kreislauf-System ab. Arbeiter auf Bananenplantagen, die von Schlangen gebissen wurden, werden aufgrund von starkem Blutdruckabfall oft ohnmächtig. Dies führte Forscher zu einem Peptid im Gift der Grubenotter Bothrops jararaca . Das darauf basierende Medikament – das Blutdruckmedikament Captopril – wirkt, indem es die Moleküle stoppt, die normalerweise die Erweiterung der Blutgefäße verhindern würden, wodurch sie sich erweitern und den Blutdruck senken können. Es war das erste auf Gift basierende Medikament und ist nach wie vor eines der beliebtesten Medikamente auf dem Markt.
Die in den USA gefundene südöstliche Zwergklapperschlange hat ein starkes Gift, das die Blutgerinnung stoppt und starke Blutungen verursacht. Eines seiner Toxine wurde zu einem Medikament namens Eptifibatid entwickelt, das bei Menschen angewendet wird, bei denen das Risiko eines plötzlichen Herzinfarkts besteht. Es verhindert das Zusammenkleben von Blutplättchen und beugt Blutgerinnseln vor, die Herzinfarkte und Schlaganfälle verursachen können. Ein ähnliches Toxin aus dem Gift der Sägezahnotter hat das gleiche Ziel und ist die Grundlage des Medikaments Tirofiban.
Ein weiteres Herzkrankheitsmedikament, das sich derzeit in klinischen Studien befindet, ist Cenderitid, das aus einem Peptid der östlichen grünen Mamba hergestellt wird, das mit einem anderen Peptid aus menschlichen Blutgefäßzellen verschmolzen ist. Und das französische Institut für Molekular- und Zellpharmakologie erforscht ein Toxin aus der schwarzen Mamba als mögliches neues Schmerzmittel, nachdem Studien an Mäusen gezeigt haben, dass es so stark wie Morphin ist.
3Kegelschnecken
ZIELE :Chronische Schmerzen, Alzheimer, Parkinson, Schizophrenie und Lungenkrebs
Diese räuberischen fleischfressenden Meeresschnecken kommen hauptsächlich im warmen Indischen und Pazifischen Ozean vor und ihre Toxine erweisen sich bereits als nützliche Schmerzmittel. Ihr „Biss“ kommt von einem modifizierten Zahn, der aus dem Mund der Schnecke herausragt und Gift in ihre Beute, normalerweise Fische, injiziert und sie sofort lähmt. Einmal immobilisiert, kann die Beute von der Schnecke verschlungen und verdaut werden.
Während es schlechte Nachrichten für die Fische sind, haben einige dieser gleichen Toxine schmerzstillende Wirkungen beim Menschen gezeigt. Es gibt bereits ein Medikament auf dem Markt, das morphinähnliche Ziconotid, das zur Behandlung starker chronischer Schmerzen verwendet wird, indem es direkt in die Rückenmarksflüssigkeit verabreicht wird. Es ist eine synthetische Kopie eines Peptids aus dem Gift von Conus magnus , auch als magischer Kegel bekannt.
Ein weiteres Schneckengift wird von der University of Utah auf seine Fähigkeit untersucht, Nikotinrezeptoren im Gehirn zu beeinflussen, die nicht nur an der Tabaksucht beteiligt sind, sondern auch eine Rolle bei der Alzheimer-Krankheit, Parkinson-Krankheit, Schizophrenie und Lungenkrebs spielen können. Und da jede Kegelschneckenart ihr eigenes Gift produziert, gibt es dort, wo sie herkommen, wahrscheinlich noch viel mehr.
4Spinnen, Skorpione und Hundertfüßler
ZIELE :Krebs, Muskeldystrophie, chronische Schmerzen, erektile Dysfunktion
Skorpiongift könnte medizinisch nützlich sein, um Gehirntumorzellen für eine Operation zu markieren, da es für Chirurgen schwierig ist, festzustellen, wo ein Tumor endet und gesunde Zellen beginnen. Wenn sie auf Nummer sicher gehen, bleiben Krebszellen zurück. Wenn sie zu messerscharf werden, werden neben Krebs auch gesunde Zellen herausgeschnitten. Chlorotoxin, ein Bestandteil des Giftes des fröhlich benannten Todespirscher-Skorpions, bindet an Tumorzellen. Das Hinzufügen eines fluoreszierenden Tags bedeutet, dass Tumore „aufleuchten“, sodass ein Chirurg ihre Grenzen klar erkennen kann. Diese von Forschern des Fred Hutchinson Cancer Research Center in den USA entwickelte „Tumorfarbe“ wurde an Tieren getestet und wird nun an Menschen erprobt.
Spinnengift scheint auch eine reiche Quelle von Verbindungen für die Arzneimittelentwicklung zu sein, mit Toxinen, von denen angenommen wird, dass sie das Potenzial haben, Muskeldystrophie, chronische Schmerzen und erektile Dysfunktion auf verschiedene Weise zu behandeln.
Um bei Arthropoden zu bleiben:Studien von Forschern der University of Queensland in Australien und des Kunming Institute of Zoology in China deuten darauf hin, dass ein Peptid aus Tausendfüßlergift das Potenzial hat, ein wirksameres Schmerzmittel als Morphin zu sein, möglicherweise ohne einige der Nebenwirkungen wie Sucht . Der chinesische Rotkopf-Tausendfüßler, der das Gift produziert, hat eine ziemlich beachtliche Größe und wird satte 20 cm lang.
5SEEANEMONEN
ZIELE :Multiple Sklerose, rheumatoide Arthritis, Psoriasis, Lupus
Die in der Karibik beheimatete Sonnenanemone verwendet Nesselzellen in ihren Tentakeln, um Gift an ihre Beute abzugeben und kleine Fische und andere Meeresbewohner zu betäuben, bevor sie sie in ihr Maul schaufelt.
Anemonengiftpeptide wecken weiterhin das Interesse von Wissenschaftlern. Eine vielversprechende Verbindung bildet die Grundlage für ein experimentelles Medikament namens Dalazatid, das bereit ist, klinische Phase-II-Studien zur Behandlung von Autoimmunerkrankungen zu durchlaufen. Anstatt wie herkömmliche Medikamente das gesamte Immunsystem zu unterdrücken, blockiert es sehr selektiv einen Ionenkanal in der bestimmten Art von Immunzellen, die bei Autoimmunerkrankungen wie Multipler Sklerose, rheumatoider Arthritis, Psoriasis und Lupus durcheinander geraten. Kineta, ein in Seattle ansässiges Biotechnologieunternehmen, entwickelt das Medikament.
6Eidechsen
ZIELE :Diabetes
Schon mal vom Gila-Monster gehört? Diese Eidechsen sind die größten in den USA und besitzen giftigen Speichel. Sie behaupten auch, eine ungewöhnliche Fähigkeit zu haben, nur drei große Mahlzeiten pro Jahr zu essen, während sie es schaffen, ihren Blutzucker stabil zu halten. Bereits in den frühen 1990er Jahren entdeckten Forscher eine Komponente im Gift der Eidechse, die die Aktivität eines menschlichen Hormons nachahmt, das die Insulinfreisetzung stimuliert, wenn der Blutzuckerspiegel steigt. Exenatide, ein injizierbares Medikament auf der Basis des Toxins, hilft Menschen mit Diabetes, einen gesunden Blutzuckerspiegel aufrechtzuerhalten und sogar Gewicht zu verlieren.
- Dieser Artikel wurde erstmals im Juni 2016 veröffentlicht