El ingeniero reemplaza los hongos tóxicos de la tumba antigua en la droga anti -cáncer

Los investigadores con PEN han convertido un hongo mortal en un poderoso premisas de lucha contra el cáncer. Después de separar una nueva clase de moléculas de los flaves de Aspergillus, un hongo de cultivo tóxico asociado con las muertes en la excavación de tumbas antiguas, los investigadores modificaron productos químicos y los probaron contra las células de leucemia. ¿Resultado? Un prometedor compuesto que mata contra el cáncer que rivaliza con medicamentos aprobados por la FDA y abre nuevas fronteras en busca de más medicamentos para hongos.

"Los hongos nos dieron penicilina", Sherry Gao, presidente Pen Compact Associate y bioingeniería (BE) en Ingeniería Química y Biomolecular (CBE) y dicen escritores senior de un nuevo artículo Biología química de la naturaleza Sobre conclusiones. "Estos resultados sugieren que se encontraron muchos más medicamentos obtenidos de productos naturales".

De la maldición al tratamiento

Aspergillus flavus, nominado para sus esporas amarillas, ha sido durante mucho tiempo un villano microbiano. En la década de 1920, los arqueólogos abrieron la tumba del rey Tutankamón, una serie de muertes prematuras entre el equipo de excavación dio rumores de la maldición de Faraón. Décadas después, Los médicos dieron la teoría Que las esporas de hongos, inactivas para Millennium, podrían desempeñar un papel.

En la década de 1970, una docena de científicos ingresaron a la tumba de Polonia de Qasimir IV. En cuestión de semanas, 10 de ellos murieron. Investigación posterior revelada A. en la tumba. Hubo flavus, cuyas toxinas pueden conducir a una infección pulmonar, especialmente en personas con sistemas inmunes comprometidos.

Ahora, el mismo hongo es una fuente impredecible de una nueva terapia de cáncer prometedor.

Encuentra un hongo raro

Los péptidos médicos sintetizados ribosómicamente y posladrabonosamente modificados, o una clase de repeticiones, se pronuncia como "RIP" en un trozo de tela. El nombre explica cómo se produce el compuesto por Raybosomas, una pequeña estructura celular que hace que la proteína, y el hecho de que se ha modificado más tarde, en este caso, para aumentar sus propiedades de matanza por cáncer.

"Es difícil limpiar estos productos químicos", dice Postdorel Fello en CBE y el primer escritor del documento Qiuyue Nie. Si bien se han identificado miles de repeticiones en bacterias, solo se han encontrado un puñado de hongos en el hongo. En la parte, esto se debe a que los investigadores anteriores describieron las rasgaduras de hongos como péptidos no rabosomales y los hongos tenían poca comprensión sobre cómo las moléculas hicieron las moléculas.

"La síntesis de estos compuestos es compleja", dice Ni. "Pero también es que les da una notable conciencia biológica".

Caza de productos químicos

Para encontrar más representantes de hongos, los investigadores primero escanearon una docena de cepas de Aspergillus, sugirieron investigaciones previas, que podrían tener más productos químicos.

Comparando los productos químicos producidos por estas cepas con bloques de construcción RIPP conocidos, investigadores. Flaves fue identificado como un candidato prometedor para estudios adicionales.

Análisis genético A. Una proteína especial en flavus indicada como una fuente de repeticiones fúngicas. Cuando los investigadores reemplazaron el gen que cerró esa proteína, los marcadores químicos, que indican la apariencia de repeticiones, también desaparecieron.

Este enfoque novedoso, teniendo en cuenta el metabolismo y la información genética, no solo A. flaves indican la fuente de repeticiones fúngicas, sino que puede usarse para encontrar más repeticiones de hongos en el futuro.

Una nueva medicina poderosa

Después de purificar cuatro repeticiones separadas, los investigadores encontraron que las moléculas compartían una estructura única de los anillos entrelazados. Los investigadores nombraron estas moléculas, que nunca antes se habían descrito, después del hongo en el que fueron encontrados: asparagimicina.

Incluso sin modificación, cuando se mezcla con células cancerosas humanas, la asparagimicina realizó la capacidad de la terapia: dos de cada cuatro variantes tuvieron efectos poderosos contra las células de leucemia.

Otra versión, en la que los investigadores agregaron una molécula de lípidos o grasas, que también se encuentran en la gelatina real que realiza abejas para desarrollar abejas, así como la cicarabina y la dunorrubicina, dos medicamentos abusivos de la FDA, que se han utilizado para tratar la leucemia durante décadas.

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Descifrar el código de entrada celular

Para comprender por qué los lípidos mejoraron el poder de la asparagimicina, los investigadores encendieron y apagan selectivamente los genes en las células de leucemia. Un gen, SLC46A3, demostró ser importante para permitir que ingresen un número suficiente de células de leucemia.

Esto ayuda al material del gen a salir de los lisosomas, pequeñas bolsas que recolectan materiales extraños que ingresan a las células humanas. "Este gen actúa como una entrada", dice Ni. "No solo ayuda a incorporar asperigimicinas a las células, sino que también puede permitir que otros 'péptidos cíclicos' lo hagan".

Al igual que las asperigimicinas, esos productos químicos tienen propiedades medicinales, rara vez dos docenas de péptidos cíclicos han recibido la aprobación clínica desde 2000, por lo que las enfermedades pueden tratarse variadas como cáncer y lupus, pero muchos de ellos requieren enmiendas para ingresar a las células en cantidades suficientes.

"Saber cómo los lípidos pueden afectar cómo este gen toma productos químicos en las células, nos da otra herramienta para el desarrollo de fármacos", dice Ni.

División celular deformada

A través de un mayor uso, los investigadores encontraron que es probable que las asperigimicinas interrumpan el proceso de división celular. "Las células cancerosas están divididas incontrolablemente", dice Gao. "Estos compuestos bloquean la formación de microscopios, que son esenciales para la división celular".

En particular, los compuestos no tuvieron ningún efecto en las células de cáncer de seno, hígado o pulmón, o una serie de bacterias y hongos que indican que los efectos disruptivos de la asparagimicina son específicos de ciertos tipos de células, una característica importante para cualquier medicamento futuro.

direcciones futuras

Además de demostrar la capacidad médica de las asperigimicinas, los investigadores identificaron los mismos grupos de genes en otros hongos, sugiere que se descubren más repeticiones fúngicas. "Aunque solo se han encontrado unos pocos, casi todos tienen una fuerte conciencia biológica", dice Ni. "Es un área inexplicable con tremenda capacidad".

El siguiente paso es probar las asperigimicinas en el modelo animal, con la esperanza de entrar en ensayos clínicos humanos algún día. "La naturaleza nos ha dado esta increíble farmacia", dice Gao. "Depende de nosotros resaltar nuestros misterios. Como ingenieros, estamos entusiasmados de diseñar desde la naturaleza, aprender y usar ese conocimiento mejor para diseñar mejores soluciones".