Các hợp chất nọc độc của bọ cạp có thể tiêu diệt vi khuẩn nguy hiểm
Các nhà nghiên cứu đã tổng hợp được hai hợp chất nọc bọ cạp có hiệu quả chống lại một số chủng vi khuẩn có khả năng lây nhiễm cao. Các hợp chất này cũng không có khả năng gây hại cho con người, các nhà khoa học trấn an chúng tôi.
Chi tiết bức ảnh cho thấy Giáo sư Richard Zare đang cầm một con Diplocentrus melici, một loại bọ cạp có nọc độc có khả năng chữa bệnh.Tín dụng hình ảnh: Edson N. Carcamo-Noriega
Hàng ngàn loài động vật trên toàn cầu có nọc độc, từ nhện đến ong bắp cày, cá, rắn và ếch.
Nọc độc của một số loài động vật chỉ đủ mạnh để gây kích ứng nhẹ và làm nản lòng những kẻ săn mồi tiềm năng, trong khi nọc độc của các loài động vật khác, chẳng hạn như bạch tuộc vòng xanh nhỏ bé, có thể dễ dàng giết chết một người trưởng thành trong vòng vài phút.
Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu cho rằng nhiều loại nọc độc chết người của động vật cũng có thể là câu trả lời cho việc nhiễm trùng và bệnh tật.
Ví dụ, nọc độc của Tropidolaemus wagleri, một loài viper có nguồn gốc từ Đông Nam Á, có thể cải thiện việc điều trị các cục máu đông, và thành phần chính của nọc độc nhện mạng phễu có thể giúp ngăn ngừa tổn thương não sau đột quỵ.
Các nhà khoa học từ Đại học Stanford ở California và Đại học Tự trị Quốc gia Mexico ở Thành phố Mexico gần đây đã có một khám phá đầy hứa hẹn khác: Hai hợp chất từ nọc độc của một loài bọ cạp có nguồn gốc từ miền Đông Mexico, Diplocentrus melici, có thể chống lại các vi khuẩn khó tiêu mà không gây hại cho các mô lành.
Nhóm đã tiến hành nghiên cứu của họ trên chuột, cũng như trong các mẫu mô, để kiểm tra tính hiệu quả và an toàn của các hợp chất. Các phát hiện của nghiên cứu hiện xuất hiện trong PNAS.
Việc phát hiện ra 2 hợp chất mới
Giáo sư Richard Zare, từ Stanford, Giáo sư Lourival Possani, từ Đại học Tự trị Quốc gia Mexico, và nhóm của họ đã thực hiện khám phá hấp dẫn sau khi chụp được một vài mẫu vật của D. melici bởi các sinh viên nghiên cứu của Giáo sư Possani ở Mexico.
Nghiên cứu của Giáo sư Possani xoay quanh việc khám phá các phương pháp điều trị y tế mới dựa trên nọc độc của bọ cạp. GS Zare chuyên phát hiện các phản ứng hóa học ở cấp độ phân tử.
Hai nhà nghiên cứu cấp cao và nhóm của họ đã hợp tác trong việc xác định các hợp chất chính tạo ra D. melici nọc độc là một chất dẫn dắt dược lý quan trọng. Toàn bộ quá trình này rất tốn công sức, và ngay cả việc tìm kiếm bọ cạp, ngay từ đầu, cũng rất phức tạp.
“Việc thu gom loài bọ cạp này rất khó vì suốt mùa đông và mùa khô, bọ cạp bị chôn vùi. Chúng ta chỉ có thể tìm thấy nó vào mùa mưa, ”GS Possani giải thích.
Để "vắt sữa" bọ cạp lấy nọc độc của chúng, các nhà nghiên cứu đã phải áp dụng các kích thích điện nhẹ vào đuôi của loài nhện. Theo quy trình này, nhóm nghiên cứu nhận thấy nọc độc chuyển sang màu nâu ngay khi tiếp xúc với không khí.
Sau khi tiến hành một số thử nghiệm nhạy cảm, các nhà nghiên cứu cho rằng hai hợp chất hóa học 1,4-benzoquinone - mà họ có thể tổng hợp từ một lượng nhỏ nọc độc của bọ cạp - là nguyên nhân gây ra sự thay đổi này. Mỗi hợp chất này chuyển sang một màu khác nhau, một màu đỏ và một màu xanh lam khi tiếp xúc với không khí.
“Chúng tôi chỉ có 0,5 microlit nọc độc để xử lý. Con số này ít hơn 10 lần so với lượng máu mà một con muỗi sẽ hút trong một khẩu phần ăn, ”GS Zare lưu ý.
Benzoquinones, các nhà khoa học giải thích, có đặc tính kháng khuẩn, và hai hợp chất mà nhóm nghiên cứu xác định trước đây chưa được biết đến. Chúng chỉ khác nhau một cách tinh tế.
“Hai hợp chất có liên quan đến cấu trúc, nhưng trong khi hợp chất màu đỏ có một nguyên tử oxy trên một trong các nhánh của nó, hợp chất màu xanh lam có nguyên tử lưu huỳnh,” Tiến sĩ Shibdas Banerjee, một trong những tác giả nghiên cứu chịu trách nhiệm làm sáng tỏ cấu trúc của các hóa chất mới phát hiện.
Một vết đốt ở đuôi ... chống lại vi khuẩn
Trước thực tế là benzoquinones có thể tiêu diệt các chủng vi khuẩn, các nhà nghiên cứu trong phòng thí nghiệm của GS Zare đã gửi mẫu của hai hợp chất mới được phát hiện cho Tiến sĩ Rogelio Hernández-Pando và các đồng nghiệp của ông tại Viện Dinh dưỡng và Khoa học Y tế Quốc gia Salvador Zubirán, ở Mexico City. , để thử nghiệm thêm.
Nhóm nghiên cứu tại Salvador Zubirán phát hiện ra rằng 1,4-benzoquinone màu đỏ bị phá hủy hiệu quả Staphylococcus aureus, có khả năng lây nhiễm cao, trong khi 1,4-benzoquinone xanh lam có thể tiêu diệt các chủng khác nhau của Mycobacterium tuberculosis, là nguyên nhân gây ra bệnh lao.
Cái này bao gồm M. tuberculosis các chủng đã phát triển đề kháng với nhiều loại kháng sinh. Tuy nhiên, một câu hỏi vẫn còn đó.
“Chúng tôi phát hiện ra rằng những hợp chất này đã giết chết vi khuẩn, nhưng sau đó câu hỏi trở thành“ Nó cũng sẽ giết chết bạn phải không? ”” GS Zare lưu ý.
“Và câu trả lời là không: Nhóm của Hernández-Pando đã chỉ ra rằng hợp chất màu xanh lam tiêu diệt vi khuẩn lao nhưng vẫn giữ nguyên niêm mạc phổi ở chuột”.
GS Richard Zare
Thêm nhiều bí ẩn để khám phá
Thực tế là hai hợp chất mới được xác định có hiệu quả cao chống lại vi khuẩn chết người và dường như an toàn để quản lý khiến chúng trở thành ứng cử viên lý tưởng cho các loại thuốc và liệu pháp mới. Tuy nhiên, GS Possani nhận xét, con đường nghiên cứu mới này sẽ không bao giờ có thể thực hiện được nếu không có GS Zare và nhóm của ông.
Đó là nhờ vào thực tế là Giáo sư Zare và các đồng nghiệp đã học được cách tổng hợp hai benzoquinon từ nọc độc của D. melici rằng các nhà nghiên cứu bây giờ sẽ có thể tìm kiếm cách sử dụng các hợp chất này cho mục đích chữa bệnh.
“Số lượng thành phần nọc độc mà chúng ta có thể nhận được từ động vật là cực kỳ thấp. Việc tổng hợp các hợp chất là yếu tố quyết định cho sự thành công của công trình này, ”GS Possani giải thích.
“Theo khối lượng, nọc bọ cạp là một trong những nguyên liệu quý nhất trên thế giới. Giáo sư Zare lưu ý rằng sẽ tốn 39 triệu đô la để sản xuất một gallon như vậy.
“Nếu bạn chỉ phụ thuộc vào bọ cạp để sản xuất nó, thì không ai có thể mua được, vì vậy điều quan trọng là phải xác định được những thành phần quan trọng là gì và có thể tổng hợp chúng,” ông nhấn mạnh.
Trong tương lai, các nhà nghiên cứu có kế hoạch tiếp tục làm việc cùng nhau để tìm ra cách sử dụng D. melici cho tốt. Đồng thời, Giáo sư Zare và Giáo sư Possani rất tò mò về lý do tại sao hai hóa chất không độc hại lại có trong nọc độc của bọ cạp, và họ muốn khám phá bí ẩn này.
“Những hợp chất này có thể không phải là thành phần độc hại của nọc độc. Chúng tôi không biết tại sao bọ cạp lại tạo ra những hợp chất này. Còn nhiều bí ẩn hơn, ”GS Zare nói.