ბაყაყები ასობით მილიონი წლის განმავლობაში თითქმის ყველა კონტინენტზე გავრცელდნენ – ტროპიკული ჯუნგლებიდან დაწყებული, სუბარქტიკული ტყეებით დასრულებული.
ევოლუციის პროცესში მათ გამორჩეული თავდაცვითი მექანიზმები გამოიმუშავეს, მათ შორის აქამდე უცნობი ანტიბიოტიკები. ასე ისინი ტენიან გარემოში მობინადრე უამრავ ბაქტერიასთან იბრძოდნენ. ამ ნაერთების ვარიაციებმა, შესაძლოა, მომავალში ადამიანები მედიკამენტების მიმართ რეზისტენტული პათოგენებისგან დაიცვას.
ახალ ნაშრომში სეზარ დე ლა ფუენტე, პენსილვანიის უნივერსიტეტის ასოცირებული პროფესორი, ხელოვნური პეპტიდების შექმნას აღწერს. ისინი ანტიბიოტიკების კლასს მიეკუთვნება და სამხრეთ აზიაში მობინადრე ბაყაყის სეკრეტებისგან მიიღეს.
კვლევა დე ლა ფუენტეს ლაბორატორიის წინა ნაშრომებს ეფუძნება. მათში მეცნიერებმა მოულოდნელ ადგილებში აღმოჩენილი ანტიბიოტიკები აღწერეს. ასეთი ადგილებია, თუნდაც, გადაშენებული ორგანიზმების (მაგალითად, მამონტებისა და ნეანდერტალელების) დნმ ანდა ადამიანის ნაწლავის მიკრობიომი.
“თითოეული კვლევის შთაგონების წყარო იმ გარემოს წარმოდგენაა, რომელშიც ევოლუცია პოტენციურად ანტიბიოტიკების განვითარებას შეუწყობდა ხელს”, — ამბობს დე ლა ფუენტე — “ამფიბიები მიკრობებით სავსე გარემოში ცხოვრობენ, თუმცა ინფექციებით იშვიათად ავადდებიან. ეს ნიშნავს, რომ ისინი ანტიმიკრობულ ნაერთებს გამოიმუშავებენ”.
2012 წელს ჩინელმა მკვლევრებმა აღმოაჩინეს, რომ Odorrana andersonii-ის სახეობის ბაყაყი ანტიმიკრობულ პეპტიდს, სახელად Andersonnin-D1, გამოყოფს.
ეს ამფიბია პირველად XIX საუკუნეში ბელგიელმა ნატურალისტმა აღწერა. სახეობა უნიკალური სუნით გამოირჩევა, მის მიერ გამოყოფილ პეპტიდს კი კლინიკური გამოყენებისთვის შეუსაბამო თავისებურება ახასიათებს. ეს პეპტიდი გროვებად იკრიბება, რაც ტოქსიკური გვერდითი მოვლენების რისკს ზრდის და ბაქტერიებთან ბრძოლაში ნივთიერების ეფექტიანობას ამცირებს.
დე ლა ფუენტემ და მისმა კოლეგებმა კვლევისთვის პეპტიდის ქიმიურ სტრუქტურაში მცირე ცვლილებები შეიტანეს. შედეგად მათ ანტიბიოტიკებად გამოსადეგი რამდენიმე ვარიანტი მიიღეს, რომლებიც არცერთ გვერდით მოვლენას არ იწვევს.
“სტრუქტურაზე ორიენტირებული დიზაინის მეშვეობით ჩვენ მოლეკულის თანმიმდევრობას ვცვლით”, — ამბობს მარსელო ტორესი, სტატიის თანაავტორი — “შემდეგ კი ვაკვირდებით, ეს მუტაციები როგორ მოქმედებს იმ ფუნქციაზე, რომლის გაუმჯობესებასაც ვცდილობთ”.
მას შემდეგ, რაც სტრუქტურაზე ორიენტირებული დიზაინის ორი ეტაპი გაიარეს, მკვლევრებმა შექმნილი სინთეზური პეპტიდები სხვადასხვა ტიპის ბაქტერიაზე გამოცადეს. პრეკლინიკური მოდელების გამოყენებით გუნდმა აღმოაჩინა, რომ ახალი ნაერთები საშიში ბაქტერიების წინააღმდეგ ისეთივე ეფექტიანია, როგორც უძლიერესი ანტიბიოტიკები, მაგალითად პოლიმიქსინ B. ამასთანავე, მათი გამოყენებისას უჯრედები და ნაწლავის სასარგებლო ბაქტერიები არ დაზიანებულა.
მკვლევრებმა პეპტიდები არამხოლოდ ერთი სახეობის ბაქტერიებთან, არამედ სხვადასხვა უფრო რთულ სიტუაციაში გამოცადეს. ამან მათ საშუალება მისცა, ანტიბიოტიკების ეფექტი რეალურ გარემოში შეეფასებინათ.
“ეს ექსპერიმენტები საკმაოდ რთული ჩასატარებელია, რადგან საჭიროა სხვადასხვა ბაქტერიის ერთდროულად გაზრდა”, – აცხადებს დე ლა ფუენტე.
თუ დამატებითი ტესტირებები წარმატებით ჩაივლის, მკვლევრები შექმნილ პეპტიდებს ახალი ექსპერიმენტული პრეპარატების (IND)დამტკიცების პროცესში ჩართავენ. ეს ბოლო ეტაპია, სანამ აშშ-ის სურსათისა და მედიკამენტების ადმინისტრაცია (FDA) ნებართვას გასცემს, რომ პრეპარატი კლინიკურად გამოიცადოს.
დე ლა ფუენტე მედიცინაში ბუნების პოტენციალს უსვამს ხაზს:
“გვიხარია, რომ ბაყაყები და, ზოგადად, ბუნება შეიძლება შთაგონების წყაროდ იქცეს ახალი მოლეკულების შექმნისთვის. შემდეგ ისინი ანტიბიოტიკებად გარდაიქმნება”, – ამბობს იგი – “ინჟინერიის შესაძლებლობების წყალობით შეგვიძლია, ეს ბუნებრივი მოლეკულები ავიღოთ და კაცობრიობისთვის რაღაც უფრო სასარგებლოდ ვაქციოთ”.