Ученые изучают растение Artemisia annua, чтобы раскрыть лечебный потенциал его соединений. Изучая артеаннуин B, соединение, содержащееся в растении, ученые стремятся понять его биоактивные свойства при лечении раковых клеток. Междисциплинарная команда начала понимать механизм лечебных свойств растения. Исследователи добились успехов в выявлении его потенциала против клеток глиобластомы. Результаты исследования опубликованы в научном журнале Journal of Natural Products.
Сладкая Энни против рака
Яркие зеленые листья вырастают из высоких ароматных растений, аккуратно сидящих в двух рядах терракотовых горшков в биологической лаборатории UTSA Валери Спонсель (Valerie Sponsel). Этажом чуть выше находится химическая лаборатория Фрэнсиса Ёсимото (Francis Yoshimoto), который извлекает из листьев растения лекарственные соединения. Вскоре ученые встретятся с исследователем Энни Лин (Annie Lin), которая проверит извлеченные соединения на раковых клетках.
Растение Artemisia annua, или Сладкая Энни, содержит лекарственные соединения. Исследователи изучают растение, чтобы понять биоактивные свойства одного из этих соединений, артеаннуина B, в раковых клетках и COVID, заболевании, вызываемом вирусом SARS-CoV-2.
«Около 50% рецептурных препаратов производятся из натуральных продуктов. Их производят растения, грибы или бактерии. Половина этих лекарственных средств имеет растительное происхождение. Это удивительно, если подумать обо всех препаратах, существующих в мире», — комментирует Спонсел. «Разные растения производят разные лекарственные соединения. Что касается рака, то существует несколько типов соединений, которые существовали всегда, но были открыты только в последние полвека. Никогда не будет одного соединения, которое бы лечило все виды рака, поэтому исследования продолжаются».
Сладкая Энни используется в традиционной китайской медицине более 2000 лет. Растение продуцирует артемизинин, содержащий эндопероксид, используемый для лечения малярии. Экстракты его листьев использовались для лечения множества других заболеваний, включая рак и COVID-19. Кофе, настоянный на Artemisia annua, находится в центре внимания текущих клинических испытаний, связанных с раком, а растительный экстракт, настоянный в чае, использовался в Африке для потенциальной борьбы с COVID.
Тем не менее, до недавнего времени исследователи не совсем понимали, как именно действуют соединения растения. Спонсел, Ёшимото и Лин были первыми, кто продемонстрировал механизм действия одной из этих молекул посредством своей междисциплинарной работы в области биохимии, химии и биологии.
«Мы находимся на первых этапах изучения механизма действия лекарственных соединений Artemisia annua, чтобы решить, как лучше всего их доставлять и нацеливать терапию», — объясняет Лин. «Мы можем быть более конкретными и снизить концентрацию, чтобы напрямую воздействовать на опухоли. Прямо сейчас мы ищем способ инкапсулировать это соединение в различные концентрации, которые будут конкретно воздействовать на области, нуждающиеся в лечении».
«Мы использовали метанол в качестве растворителя для экстракции соединения, и именно тогда у меня возникла идея, что именно так оно и работает в биологических системах», — объяснил Ёсимото, сотрудник кафедры химии UTSA.
Результаты исследования
Кейтлин Варела (Kaitlyn Varela), аспирант лаборатории Ёшимото, фракционировала и охарактеризовала экстракты листьев Artemisia annua с помощью ЯМР-спектроскопии и жидкостной хроматографии-масс-спектрометрии.
Исследователи проверили фракции на цитотоксическую активность (насколько токсично вещество для клеток) против клеток глиобластомы (ГБМ), злокачественной формы опухоли головного мозга. Затем ученые очистили фракции, чтобы идентифицировать и протестировать их отдельные компоненты против раковых клеток один за другим.
На протяжении всего процесса артеаннуин B последовательно демонстрировал цитотоксическую активность против раковых клеток ГБМ. Ученые полагают, что препарат может ингибировать цистеиновые протеазы (ферменты, разрушающие белки), которые сверхэкспрессируются в раковых клетках.
«Затем мы дериватизировали артеаннуин B путем его химического восстановления, и доктор Лин показал, что восстановленная форма артеаннуина B не была активна против ГБМ в той же концентрации. Этот результат сообщил нам, что артеаннуин B обладает биоактивными свойствами», — комментирует Ёсимото. «Чтобы расширить наши результаты, Кейтлин показала, что артеаннуин B препятствует активности основной протеазы SARS-CoV-2 и каспазы-8. Оба фермента являются цистеиновыми протеазами».
Ёсимото добавил: «Мы хотим знать, как это работает, чтобы мы могли разумно давать кому-то препарат. Все наши тела разные. Рак, например, сверхэкспрессирует определенные гены, и если вы знаете, какой ген экспрессируется, вы можете нацелиться на него и заблокировать активность его белкового продукта с помощью лекарственного препарата.
«Одним из конкретных примеров является тамоксифен, который представляет собой пролекарство, которое метаболизируется до своей активной формы, эндоксифена, ключевым ферментом организма, цитохромом P450 2D6. Эндоксифен блокирует активность рецептора эстрогена, который сверхэкспрессируют некоторые эстроген-зависимые виды рака молочной железы и который необходим для роста. Однако у некоторых людей есть менее активные формы P450 2D6, поэтому тамоксифен не будет эффективен при лечении их эстроген-зависимого рака. Возможность понять механизм действия лекарственных препаратов — это действительно важно, потому что позволяет назначать их более эффективно»,- заключает автор исследования.
Статья по теме: Что нужно знать о менингиоме и глиобластоме – опухолях головного мозга
Руководитель Отдела организации клинических исследований, врач-онколог, уролог в АО «СЗЦДМ» (г. Санкт-Петербург), редактор и автор статей
