Xenopus, płaz, czy jest w stanie sprawdzać nasze lekarstwa?

Bezpieczeństwo leków być może będzie kontrolowane przy pomocy substancji produkowanej przez xenopusa, a nie, jak to się dzieje do tej pory, za pomocą ekstraktu ze skrzypłocza (mieczogon, łac.limulus). Te śmieszne reliktowe stawonogi mogłyby więc w ten sposób skorzystać w końcu ze szczęśliwej, zasłużonej emerytury... Inżynierowie z uniwersytetu w Princeton właśnie wynaleźli złoty środek godzący przemysł farmaceutyczny i ekologię.

Jaki jest związek między tymi dwoma? Żaba szponiasta (Xenopus laevis, ang. African Clawed Frog, Clawed Toad, Strange Foot)! W rzeczywistości, nowa skuteczna metoda badań nad zakażeniami bakteryjnymi została opracowana dzięki bardzo szczególnym cechom tego płaza. Ta nowa metoda pozwoli być może w końcu na ochronę skrzypłocza, zagrożonego gatunku reliktowego, który aż do tej pory jest używany do tego typu badań. Stanie się tak być może dzięki płazom.

Wiele płazów, a przede wszystkim bardzo kolorowe żaby, wśród których znajduje się także właśnie żaba szponiasta, nosi na swojej skórze śluz, który może okazać się toksyczny przy zwykłym kontakcie. Na szczęście dla człowieka, peptydy odnajdywane w śluzie tego płaza atakują jedynie bakterie i zapewniają zwierzęciu ochronę przeciwko infekcjom.

Prace inżynierów amerykańskich pozwalają przekształcić tę pułapkę na bakterie w istotny atut dla przemysłu farmaceutycznego.

Antybakteryjny bioczujnik

Inżynierowie z uniwersytetu w Princeton w rzeczywistości wynaleźli sposób produkcji w laboratorium jednego z tych peptydów, który został nazwany magainina I. A przede wszystkim – inżynierom udało się opracować sposób przyczepiania tego peptydu do układu scalonego.

O co w tym wszystkim chodzi? Magainina I, przystosowana do wykrywania wielkiej liczby bakterii, jest zdolna do wysyłania sygnału elektrycznego, kiedy tylko wejdzie w kontakt z niebezpieczną bakterią, taką jak salmonella czy patogenny szczep bakterii Escherichia coli.

Proces ten, opisany w przeglądzie Proceedings of the National Academy of Science, uważany jest przez inżynierów za proces w swej istocie bardzo prosty. Dlatego też, być może, od tej pory będzie stosowany przez przemysł farmaceutyczny w celu wykrywania, w olbrzymiej ilości lekarstw, obecności bakterii albo pozostałości po bakteriach, niebezpiecznych dla chorych.

Testy w szczególności byłyby w stanie wykryć obecność jednej jedynej bakterii w jednym tylko mikrolitrze, co jest specjalnym progiem przystosowanym do użytku farmaceutycznego (jedna bakteria na jeden mikrolitr). W przyszłości więc, być może taki test będzie mógł zastąpić aktualny system weryfikacji, który nie jest ekologicznie zdrowy. Ponieważ, aż do dnia dzisiejszego, i to już od ponad 40 lat, lekarstwa są sterylizowane, a później testowane przy pomocy wyciągu ze skrzypłocza.

Zwierzę to, żyjące od 450 000 000 lat, posiada system odpornościowy, który jest skuteczny przeciwko imponującej liczbie patogenów. Skrzypłocz broni się przed bakteriami wydzielając koagulogen dzięki wyspecjalizowanym komórkom krwi, tak zwanym amebocytom.

Test weryfikujący lekarstwa, zwany też testem LAL (lizat amebocytów skrzypłocza, ang. Limulus amebocyte lysate), polega na zastosowaniu tego wyjątkowego mechanizmu: jeśli próbka powoduje żelifikację płynu w obecności lizatu amebocytów skrzypłocza (LAL), oznacza to, że jest ona skażona przez toksyny bakteryjne.

Ocalić skrzypłocze oraz ich ekosystem

Dzikie skrzypłocze są więc regularnie chwytane i pozbawiane części krwi (albo hemolimfy, która ma kolor niebieski), a później uwalniane w naturze. Takie traktowanie, czasami śmiertelne dla niektórych zwierząt (śmiertelność jest oceniana na 3% do 30%, w zależności od źródła), w konsekwencji skutkuje stałym zmniejszaniem populacji skrzypłoczy.

Jak w przypadku wszystkich ekosystemów, brak pożywienia powoduje także zmniejszanie populacji drapieżników, w szczególności ptaków, a jeszcze dokładniej – biegusów rdzawych. W zatoce Delaware, ptaków tych naliczono 24 000 (w 2009 roku).

Liczba ta wyraźnie opisuje zmniejszenie populacji tych ptaków, w stosunku do lat dziewięćdziesiątych ubiegłego wieku, kiedy to populacja biegusów rdzawych wynosiła od 100 000 do 150 000 sztuk. Szokujące, nawet jeśli od pewnego czasu możemy obserwować odwrotną tendencję.

Taka katastrofa prawdopodobnie nie dotknie żaby szponiastej ani jej ekosystemu, nawet jeśli nowy proces z użyciem jej peptydów zostanie rozpowszechniony, ponieważ wszystkie składniki tego biosensora mogą być syntezowane in vitro.