Морские огурцы могут стать ключом к остановке распространения рака

Морские огурцы — это уборщики океана, которые очищают морское дно и возвращают питательные вещества обратно в воду. Но это скромное морское беспозвоночное также может стать ключом к остановке распространения рака.

Согласно исследованию, проведенному Университетом Миссисипи и опубликованному в журнале Glycobiology, соединение сахара, обнаруженное в морских огурцах, может эффективно блокировать Sulf-2 — фермент, который играет важную роль в развитии рака.

«Морская жизнь производит соединения с уникальными структурами, которые часто редки или не встречаются у наземных позвоночных», — говорит ведущий автор исследования Марва Фарраг из Мичиганского университета. «Итак, соединения сахара в морских огурцах уникальны. Они нечасто встречаются в других организмах. Вот почему их стоит изучать».

Фарраг работал над проектом совместно с группой исследователей из Оле Мисс и Джорджтаунского университета.

Клетки человека и большинства млекопитающих покрыты крошечными, похожими на волоски структурами, называемыми гликанами, которые помогают в клеточной коммуникации, иммунных реакциях и распознавании угроз, таких как патогены. Раковые клетки изменяют экспрессию определенных ферментов, включая Sulf-2, который, в свою очередь, изменяет структуру гликанов. Эта модификация способствует распространению рака.

«Клетки нашего тела по сути покрыты «лесами» гликанов», — говорит соавтор исследования Витор Помин. «И ферменты изменяют функцию этого леса — по сути, обрезают листья этого леса. Если мы сможем подавить этот фермент, теоретически мы будем бороться с распространением рака».

Используя компьютерное моделирование и лабораторные испытания, исследовательская группа обнаружила, что сахар — фукозилированный хондроитинсульфат — из морского огурца Holothuria floridana может эффективно ингибировать Sulf-2.

«Мы смогли сравнить то, что мы сгенерировали экспериментально, с тем, что предсказала симуляция, и они оказались согласованными», — сказал профессор Роберт Доерксен. «Это дает нам больше уверенности в результатах».

По словам Джошуа Шарпа из Мичиганского университета, в отличие от других препаратов, регулирующих сульф-2, соединение морского огурца не влияет на свертываемость крови.

«Как вы можете себе представить, если вы лечите пациента молекулой, которая подавляет свертываемость крови, то одним из побочных эффектов, который может быть довольно разрушительным, является неконтролируемое кровотечение», — сказал он. «Поэтому очень многообещающе, что эта конкретная молекула, с которой мы работаем, не имеет такого эффекта».

В качестве метода лечения рака на основе морских продуктов соединение из морского огурца может быть проще в создании и безопаснее в использовании.

«Некоторые из этих препаратов мы используем уже 100 лет, но мы все еще изолируем их от свиней, потому что химический синтез был бы очень, очень сложным и очень дорогим», — сказал Шарп. «Вот почему натуральный источник — действительно предпочтительный способ получить эти препараты на основе углеводов».

По словам Помина, в отличие от извлечения препаратов на основе углеводов из свиней или других наземных млекопитающих, извлечение соединения из морских огурцов не несет риска передачи вирусов и других вредных агентов.

«Это более выгодный и чистый ресурс», — сказал он. «Морская среда имеет много преимуществ по сравнению с более традиционными источниками».

Но морские огурцы, некоторые виды которых являются кулинарным деликатесом в Тихоокеанском регионе, не так распространены, чтобы ученые могли собрать достаточно, чтобы создать линию лекарств. Следующий шаг в исследовании — найти способ синтезировать сахарное соединение для будущих испытаний.

«Одной из проблем при разработке этого препарата будет низкая урожайность, потому что вы не можете получить тонны и тонны морских огурцов», — сказал Помин. «Поэтому нам нужен химический путь, и когда мы его разработаем, мы сможем начать применять его к животным моделям».

По словам Помина, междисциплинарный характер научного исследования, в котором приняли участие специалисты в области химии, фармакогнозии и вычислительной биологии, подчеркивает важность междисциплинарного сотрудничества в борьбе со сложными заболеваниями, такими как рак.

«Это исследование потребовало множества экспертных знаний: масс-спектрометрии, биохимии, ингибирования ферментов, вычислений», — сказал Помин. «Это работа всей команды».