Ny familj av substanser lovande för behandling av parasitmaskar

Ett internationellt forskarteam lett av University of Toronto har upptäckt en familj av naturliga föreningar med potential att skapa nya och mer effektiva behandlingar mot parasitiska maskar. Dessa föreningar blockerar en unik metabolisk process som maskarna använder för att överleva i den mänskliga tarmen.

Jordburna parasitmaskar orsakar kaos i utvecklingsländer i tropikerna. Infektion med dessa parasiter orsakar sjukdomskänsla, svaghet, undernäring och andra försvagande symtom och kan orsaka fosterskador hos barn och försämra deras tillväxt.

Jordburna parasitmaskar infekterar mer än en miljard människor världen över, mestadels i fattiga samhällen i utvecklingsländer som saknar omfattande hälso- och sanitetssystem. Parasiterna blir mindre mottagliga för de få tillgängliga antihelminthiska läkemedlen, så det är akut behov av att hitta nya föreningar.

Taylor Davie, förstaförfattare till studien och doktorand vid Donnelly Centre for Cellular and Biomolecular Research vid University of Toronto

Studien publicerades idag i tidskriften Nature Communications.

Många arter av parasitmaskar tillbringar större delen av sin livscykel inuti en mänsklig värd. För att anpassa sig till tarmmiljön, särskilt bristen på syre, övergår parasiten till en typ av metabolism som är beroende av en molekyl som kallas rodokinon (RQ).

Parasiten kan överleva inuti sin mänskliga värd i många månader med hjälp av en RQ-beroende metabolism.

Forskargruppen bestämde sig för att rikta in sig på parasitmaskens adaptiva metaboliska process eftersom RQ endast finns i parasitens system; människor producerar eller använder inte RQ. Därför skulle föreningar som kan reglera produktionen eller aktiviteten av denna molekyl selektivt döda parasiten utan att skada den mänskliga värden.

Forskarna undersökte naturliga föreningar isolerade från växter, svampar och bakterier på modellorganismen C. elegans. Även om denna mask inte är en parasit är den också beroende av RQ för metabolism när syre inte finns tillgängligt.

"Det här är första gången vi har kunnat leta efter läkemedel som specifikt riktar sig mot den ovanliga metabolismen hos dessa parasiter", säger Andrew Fraser, studiens huvudutredare och professor i molekylärgenetik vid Donnelly Center och Temerty School of Medicine.

"Denna screening möjliggjordes tack vare de senaste framstegen av vår grupp och andra när det gäller att använda C. elegans för att studera RQ-beroende metabolism, samt vårt samarbete med RIKEN, en av Japans största forskningsorganisationer. Vi undersökte deras anmärkningsvärda samling av 25 000 naturliga föreningar, vilket ledde till upptäckten av en familj av bensimidazolföreningar som dödar maskar som är beroende av denna typ av metabolism."

Forskare föreslår en flerdosbehandling av en nyupptäckt familj av substanser för att behandla parasitära maskar. Medan engångsdosbehandling är mer praktiskt för massmedicinska behandlingsprogram, skulle ett längre behandlingsprogram vara mer effektivt för att döda parasiterna.

"Vi är mycket nöjda med resultaten av studien som vi använde vårt bibliotek för", säger Hiroyuki Osada, professor i farmaci vid Shizuoka University och chef för kemisk biologigruppen vid RIKEN Center for Sustainable Resources.

"Studien visar kraften i screeningmetoden, som i detta fall gör det möjligt för forskare att screena ett mycket stort antal molekyler inom en koncentrerad samling av naturprodukter. Screeningar är mycket effektiva, vilket är nyckeln till att ta itu med brådskande forskningsfrågor av global betydelse som denna."

Nästa steg för forskargruppen inkluderar att förfina den nya klassen av hämmare genom ytterligare in vivo-tester med parasitmaskar, som ska utföras av Kaisers laboratorium vid universitetet i Basel i Schweiz, och fortsätta sökandet efter föreningar som hämmar RQ.

"Denna studie är bara början", sa Fraser. "Vi har hittat flera andra mycket potenta föreningar som påverkar denna metabolism, inklusive, för första gången, en förening som blockerar maskarnas förmåga att producera RQ. Vi hoppas att våra screeningar kommer att hjälpa till att utveckla läkemedel för att behandla viktiga patogener runt om i världen."

Denna forskning stöddes av Health Institutes of Canada och European Molecular Biology Organization.