Z živalskimi strupi do zdravljenja bolezni pri ljudeh

Živalsko kraljestvo vsebuje več kot 100.000 strupenih vrst. Vsak posamezen strup je enkratna mešanica, običajno več kot 100 različnih farmakološko aktivnih peptidov in proteinov. Po oceni naj bi bilo v posameznem strupu 10 milijonov toksinov in 42 milijonov polipeptidov, do neke mere pa jih je raziskanih le nekaj 1000. Vzrok so tehnološke omejitve, saj šele skokovit napredek proteomike, genomike in transkriptomike v zadnjih letih omogoča poglobljene raziskave strupov pri večini živali.

Živalski strup se je razvil kot evolucijska prednost za lov in obrambo, ponekod pa tudi z namenom tekmovanja, predvsem znotraj iste vrste. Strupni aparati so se pojavili že pred 600 milijoni let pri ožigalkarjih, strupeno žival pa danes najdemo celo med primati. Gre za lemurju podobno žival - počasni loris -, katerega ugriz je strupen.

V prvi vrsti živalski strupi prizadevajo tiste sisteme, ki najhitreje bodisi imobilizirajo žrtev bodisi odženejo vsiljivca. Večina strupov po prizadene živčni sistem, najbolj učinkoviti način delovanja strupov pa je na krvožilni sistem, je pojasnil Križaj.

Poleg omenjenih sistemov pa strupi vplivajo tudi na imunski sistem. Tovrstno delovanje se denimo pojavi pri izločku klopa, ki poleg tega, da v žrtev izloči substance, ki preprečujejo strjevanje krvi, izloča tudi toksine, ki zavirajo delovanje imunskega sistema.

Strupi pa so lahko po drugi strani tudi bogata zakladnica toksinov, ki jih lahko izkoriščamo v namene pridobivanja molekularnih orodij za bazične biomedicinske raziskave, za zdravila ali izhodne spojine za pripravo spojin ter za diagnostična sredstva, je poudaril Križaj.

Na odseku za molekularne in biomedicinske znanosti IJS, ki ga vodi Križaj, se denimo ukvarjajo z raziskovanjem nevrotoskina beta amoditoksin iz strupa modrasa, ki močno prizadene nevronske mitohondrije. Tovrstne raziskave po besedah Križaja kažejo velike obete na področju zdravljenja in diagnostike Alzheimerjeve bolezni.

Z raziskavo mehanizma delovanja tega nevrotoksina poskušajo odkriti skupne točke molekule, prisotne v tem celičnem organelu ter podobne molekule, ki se nahajajo v človeškem telesu, ter to povezati z mehanizmom nastanka in z ustrezno terapijo ali diagnostiko Alzheimerjeve bolezni, je pojasnil Križaj.

Skupina na IJS se ukvarja tudi z vlogo nevrotoksinov pri različnih vrstah raka. Posebno pozornost pri tem namenjajo raku dojk in kolorektalnem raku.

Živalski strupi pa predstavljajo tudi bogat rezervoar zdravilnih učinkovin. Kar nekaj tovrstnih zdravil je že registriranih za uporabo v medicini, še več pa se jih nahaja v različnih fazah testiranja.

Poznavanje živalskih strupov je tudi izjemnega pomena za razvoj bolj učinkovitih postopkov za zaščito pred zastrupitvami, ki so po besedah Križaja eden večjih izzivov raziskovalcev v prihodnosti. Strupeni ugrizi kač denimo letno prizadenejo precej več ljudi kot večina drugih tropskih bolezni. Kljub temu da zaradi kačjega ugriza letno umre približno 200.000, pa se komercialna proizvodnja protistrupov ukinja.

Najbolj prizadeto je ravno prebivalstvo v revnejših državah - v Indiji, Južni in Jugovzhodni Aziji ter Južni Kitajski. Različne iniciative, med drugim tudi slovenski raziskovalci, si zato zelo prizadevajo odkriti postopke za pridobivanje protistrupov, ki bi imeli širok spekter delovanja ter ki bi bili cenejši, je še povedal Križaj.

Dr. Igor Križaj

Profesor Križaj je redni profesor biokemije na Univerzi v Ljubljani, od leta 2007 vodi Odsek za molekularne in biomedicinske znanosti na IJS. Programska skupina, ki jo vodi, raziskuje strupe različnih živali, še posebej poglobljeno pa strupe živali iz našega okolja: modrasa in gada, konjske vetrnice in kranjske čebele.

Križaj je tudi član več domačih in tujih strokovnih združenj, v nekaterih je opravljal tudi vodstvene naloge. Najpomembnejši med njimi sta bili funkciji sekretarja evropske sekcije mednarodnega toksinološkega združenja (IST) in člana predsedstva IST v dveh mandatih med letoma 2004 - 2012. Za svoje znanstvene dosežke je prejel zlati znak Jožefa Stefana in Zoisovo priznanje.