Исследователи использовали смертельно опасный гриб (Aspergillus flavus) для создания мощного противоракового средства. Это открытие особенно примечательно, поскольку данный токсичный гриб, поражающий сельскохозяйственные культуры, имеет мрачную историческую репутацию.
Он был связан с таинственными смертями среди археологических экспедиций, работавших в древних гробницах. Так, например, в 1922 году после вскрытия гробницы Тутанхамона последовали необъяснимые смерти, породившие слухи о «проклятии фараона», пишет Interesting Engineering. Позднее была выдвинута гипотеза, что причиной могла быть спящая грибковая инфекция.
Подобная трагедия произошла в 1970-х в Польше: десять учёных скончались в течение нескольких недель после посещения гробницы Казимира IV. Виновником был признан Aspergillus flavus — гриб, печально известный своей токсичностью.
Чем опасен аспергилл для человека и как он стал «лекарством»
Даже спустя тысячелетия его жёлтые споры способны вызывать тяжёлые поражения лёгких, особенно у людей с ослабленным иммунитетом. Однако именно этот «микробный злодей» стал неожиданным источником научного прорыва в борьбе с раком. Учёные из Пенсильванского университета под руководством профессора Шерри Гао смогли выделить из Aspergillus flavus новое семейство молекул.
То, что грибы используются в медицине, давно не новость — они уже подарили человечеству множество полезных соединений. Наиболее известный пример — пенициллин, открытый в 1928 году из плесени Penicillium notatum. Он стал революционным средством против бактериальных инфекций.
«Природа подарила нам невероятную аптеку. Наша задача — раскрыть её тайны», — отметила профессор Гао.
На этот раз команда сосредоточилась на редком классе молекул под названием RiPPs (рибосомально синтезированные и посттрансляционно модифицированные пептиды). Эти соединения сначала создаются рибосомами — клеточными фабриками белка — а затем модифицируются для усиления противораковой активности.
Хотя у бактерий известно тысячи таких молекул, у грибов их обнаружено лишь несколько. Очистить их крайне сложно, как поясняет первый автор исследования Цююэ Ни. «Синтез этих соединений очень сложный. Но именно это делает их такими биологически активными», — добавляет она.
Чтобы раскрыть секреты грибковых RiPPs, учёные провели химическое исследование. Они проанализировали дюжину штаммов Aspergillus, сравнивая их химические профили с известными строительными блоками RiPPs. Это привело команду прямо к Aspergillus flavus.
Перспективы в лечении лейкемии
С помощью генетического анализа исследователи определили источник грибковых RiPPs и обнаружили уникальный класс молекул с особой структурой взаимосвязанных колец. Они назвали их асперигимицинами (asperigimycins).
Потенциал асперигимицинов был очевиден сразу. При испытаниях на человеческих клетках лейкемии два из четырёх вариантов показали выраженный противораковый эффект даже без модификаций.
Но настоящий прорыв произошёл после небольшой модификации: к молекулам добавили липид (жировую молекулу). В результате их эффективность сравнялась с давно применяемыми препаратами — цитарабином и даунорубицином, одобренными FDA для лечения лейкемии.
Как липид повысил эффективность
Учёные раскрыли этот механизм, обнаружив ключевой ген — SLC46A3. Он действует как «ворота», помогая асперигимицинам проникать в клетки лейкемии в большом количестве. Дальнейшие эксперименты показали, как именно действуют эти соединения: они нарушают процесс деления клеток.
«Раковые клетки бесконтрольно делятся. Эти соединения блокируют образование микротрубочек, необходимых для деления», — пояснила Гао.
Примечательно, что асперигимицины действуют избирательно: они не оказывают существенного влияния на клетки рака груди, печени, лёгких, а также на бактерии и грибы. Это указывает на специфичность их действия — важное качество для будущих лекарств.
Это открытие открывает огромные горизонты в медицине. Учёные уже выявили схожие генные кластеры у других грибов, что может означать наличие целой сокровищницы неоткрытых соединений RiPPs.