IVERMECTIN

03.11.2015 08:03

Jak zabít červa?  

Polovinu letošní Nobelovy ceny za medicínu získali pánové Campbell a Omura za objev avermectinů, léčiv proti parazitickým hlísticím. Pan Omura izoloval vůbec první avermectin z kultury Streptomyces avermitilis, načež na jeho práci navázal pan Campbell, kterému se podařilo získat účinější a pro pacienty méně toxický derivát, ivermectin.

 

William C. Campbell (vlevo) a Satoshi Ōmura. Zdroj: Ill. N. Elmehed. © Nobel Media AB 2015. www.nobelprize.org)

Ivermectin byl uveden na trh před více než 30 lety. Interaguje s několika druhy iontových kanálů v nervové soustavě, za účinek proti parazitům je však zřejmě zopovědný hlavně jeho vliv na glutamátové kanály. Způsobuje paralýzu hltanu a svalů a červy likviduje už v nanomolárních koncentracích. My savci jsme, co se našeho mozku týče, mnohem paranoidnější než červi a jen tak něco si k němu přes hematoencefalickou bariéru nepustíme. Nám tedy ivermectin v rozumné dávce neškodí, podobné štěstí ovšem nemají například někteří plazi. Pokud tedy nějakého červa chytne vaše milovaná želva, ivermectinem ji raději nelečte.

 

 

Chemická struktura ivermectinu. Lék od té doby zachránil nespočet životů a v některých oblastech přispěl k razantnímu úbytku onemocnění jako jsou říční slepota, ošklivěji nazývána také jako onchocerciáza, nebo tzv. elefantiáza. (zdroj: wikipedie)

 

Navzdory obrovskému úspěchu, které léčivo mělo, je dnes stále více než 1/4 světové populace infikována parazitickými hlísticemi. Kromě toho na léčbu nakažených zvířat padne ročně něco okolo 11 miliard dolarů (a na více než desetinásobek této částky se odhadují škody, jež ročně hlístice způsobí na zemědělských plodinách). Nových léků je pomálu a staré zdaleka nejsou všemocné. Ivermectin je neúčinný například proti tasemnicím a řadě ektoparazitů. A aby toho nebylo málo, časté využívání ivermectinu nevyhnutelně “vyšlechtilo” rezistentní parazity. I další léčiva určená k boji proti červům, jako jsou benzimidazoly nebo levamisol, už se vychytralé hlístice naučily obcházet.

 

Vypadá to tedy, že máme na obzoru problém. Ve vědeckých a lékařských kruzích se často ozývá volání po intenzivnějším hledání nových léků. To však není zdaleka tak jednoduché. Pěstovat si parazitické hlístice v laboratoři je kvůli jejich nebezpečnosti, potřebě (mezi)hostitelů a značně specifickým požadavkům na životní podmínky technicky dost oříšek. Na světě existuje pouze pár laboratoří, které to umí. Většina parazitů nejde pěstovat vůbec, natož pak dostatečně ve velkém, abychom je mohli trávit stovkami či tisíci látek a hledat mezi němi nějakou účinnou. Výzkumníci se tedy obrátili na hlístici, se kterou se už desítky let znají a intenzivně kamarádí - naCaenorhabditis elegans.

Onchocerca volvulus, který způsobuje říční slepotu. K infekci dochází po štípnutí nakaženou muškou. Mušky žijí v blízkosti řek, což dalo nemoci název. Larvy tohoto červa migrují do kůže a očí nakaženého a vyvolávají svědění, otok a silné zánětlivé reakce. Při chronické, dlouhotrvající infekci mohou komplikace přerůst až ve slepotu a vážné poškození kůže. (zdroj: WHO/TDR/OCP. www.who.int)

Háďáko obecné je maličká půdní hlístice, narozdíl od svých zlých příbuzných neparazitická. Na její pěstování v laboratoři nám stačí pouze agarová plotna, osázená nějakou tou bakterií pro háďátko k zakousnutí. C. elegans přežilo havárii raketoplánu Columbia, není tedy žádné překvapení, že standardní laboratorní zacházení, které obnáší třeba pipetování nebo centrifugaci, zvládá naprosto s přehledem. Do podobných aktivit by se nikdo příčetný asi nepouštěl s deseticentimetrovou škrkavou, natož pak s desetimetrovou tasemnicí. Hádátko vydrží dokonce i když ho zapomenete v inkubátoru bez jídla nebo převážíte-li jej v letních vedrech ve vlaku v krosně přes čtvrtinu Evropy (true story) - umí totiž vytvořit klidové stádium, tzv. dauer larvu.

 

Háďátko sehrálo významnou roli v objasňování mechanismů rezistence k současným lékům a hledání genů, které se na ní podílí. Mechanismy rezistence jsou značně variabilní. Třeba u zmiňovaného ivermectinu jsou za ni zodpovědné P-glykoproteiny. Ty dobře znají například i výzkumníci zabývající se rakovinou, protože jsou zodpovědné za tzv. multidrug resistance a obrovským způsobem tím komplikují léčbu. Jedná se o proteiny, které vypumpovávají cizí látky, bohužel včetně léčiv, ven z buněk. U benzimidazolů, léků, které ničí červy narušováním jejich cytoskeletu, za rezistenci mohou mutace v β-tubulinu. Levamisol a jemu podobné látky působí na acetylcholinové receptory a červi je obcházejí zase díky mutacím, které receptory strukturně pozměňují.

Lymfatická filariáza neboli elefantiáza je onemocnění způsobené vlasovcem. Přenašečem nemoci jsou nakažení komáři. Červ poškodí lymfatický systém pacienta, což vede k obrovským otokům postižené části těla. (zdroj: wikipedie)

 

Kromě toho vědci využívají C. elegans i pro hledání nových léčiv. Tak například pan Burns a jeho tým v nedávné, velice působivé studii otestovali téměř 70 tisíc látek. Nejméně 90% látek, u kterých zjistili toxictu pro C. elegans, vykazovalo stejný účinek i na parazitické druhy, konkrétně na vlasovku slezovou a Cooperia oncophora. Z aktivních látek poté ještě identifikovali ty, které nejsou toxické pro lidské buňky a zástupce obratlovců, zebřičku. Na závěr ještě náhodnou mutagenezí vytvořili háďátka rezistentní k nalezeným látkám, což jim pomohlo u některých specifikovat mechanismus účinku. Obdiv si nepochybně zaslouží také to, že většina experimentů byla prováděna a vyhodnocována manuálně. Pro většinu screeningů podobného rozsahu je dnes využívaná počítačová analýza obrazu nebo speciální červí “třídičky”.

 

Je také možné hledat látky, které by u červů mohly potlačit rezistenci k už existujícím antihelmintikům. Vědci z Floridy například provedli screening 364 tisíc látek, při kterém hledali inhibitory transkripčního faktoru SKN-1. Ten má pod palcem řadu dalších genů, zodpovědných mj. za detoxifikaci cizích látek a rezistenci k oxidativnímu stresu. Jeho deaktivace, následovaná sníženou funkcí všech podřízených genů, by mohla parazitické červy učinit citlivější k léčbě. Vědci vytvořili elegantně jednoduchý protokol - využili svítící reportérové červy značené zeleným fluorescenčním proteinem, kteří při inhibici SKN-1 “zhasli”.

 

Není však záhodno radovat se předčasně. Při hledání nových léků je potřeba překonat spousty překážek a antihelmintika nejsou výjimkou. Látky, které při testování v háďátku vyhodnotíme jako neúčinné, klidně na některé parazity působit mohou a my to nezjistíme. Příkladem toho jsou albendazol a pyrantel, další antihelmintika hojně používaná pro léčbu člověka, která na některá vývojová stádia C. elegans nemají vůbec žádný účinek. Platí to i naopak - navzdory působivému přesahu, který ve svém článku popisuje pan Burns, toxicita pro C. elegans nezaručí efekt proti širšímu spektru hlístic. A k tomu všemu nám ani sebekrásnější předběžné výsledky z laboratoře nezaručí, že lék bude opravdu fungovat natvrdo.

Autorka je Ph.D student na přírodovědecké fakultě Univerzity Palackého.

Alternativou k rozsáhlým screeningům je vytipování vhodného cíle, jehož ovlivněním s největší pravděpodobností dosáhneme žádoucího efektu, a navrhování molekul, které by daný cíl specificky ovlivňovaly. U hlístic se jako vhodný cíl jeví například specifické neuropeptidy, které se ve velkém množství vyskytují v nervové soustavě. Látky ovlivňující tyto neuropeptidy by mohly červy likvidovat a zároveň neubližovat hostiteli, který podobné neuropeptidy nemá. Takovéto designování je však poměrně komplikované a nemusí se vždy podařit. Náhodné, nicméně rychlé, relativně levné a vysokokapacitní hledání látek v obřích chemických knihovnách je často schůdnější variantou. C. elegans podobný přístup umožňuje. Metodiku vytvořenou pro háďátko je také někdy možno pozměnit a využít i pro detailnější laboratorní testy na parazitech. Možností je spousta. Do budoucna tedy doufejme, že některá klapne a že se nám seznam antihelmintik rozroste o nové kusy, s jejichž pomocí se nám podaří parazitické hlístice zase aspoň na chvilku přechytračit.

 

Zdroje:

Holden-Dye, Lindy, and Robert J. Walker. "Anthelmintic drugs and nematicides: studies in Caenorhabditis elegans." WormBook: the online review of C. elegans biology (2014): 1.

Burns, Andrew R., et al. "Caenorhabditis elegans is a useful model for anthelmintic discovery." Nature communications 6 (2015).

Leung, Chi K., et al. "An ultra high-throughput, whole-animal screen for small molecule modulators of a specific genetic pathway in Caenorhabditis elegans." (2013): e62166.

Keiser, Jennifer. "Is Caenorhabditis elegans the Magic Bullet for Anthelminthic Drug Discovery?." Trends in parasitology 31.10 (2015): 455-456.

Buckingham, Steven D., Frederick A. Partridge, and David B. Sattelle. "Automated, high-throughput, motility analysis inCaenorhabditis elegans and parasitic nematodes: Applications in the search for new anthelmintics." International Journal for Parasitology: Drugs and Drug Resistance 4.3 (2014): 226-232.

www.nobelprize.org

www.who.int

Autor: Alena Kadlecová

Datum: 28.10.2015

ZDROJ: http://www.osel.cz/8505-jak-zabit-cerva.html

Zpět