Why returning to medicine’s roots in nature could help fill drug discovery gaps

Mentre gli esseri umani si sono evoluti in un periodo di circa 6 milioni di anni, le scoperte nella medicina moderna come la conosciamo oggi sono state fatte solo nel diciannovesimo e ventesimo secolo. Quindi, come sono riusciti gli esseri umani a sopravvivere a milioni di anni di malattie e malattie senza medicine e trattamenti moderni?

Questa era una domanda che mi stavo ponendo quando la pandemia di COVID-19 ha raggiunto la mia famiglia in India nell'aprile 2020, quando l'accesso ai vaccini e alle cure era molto limitato. Tutti i miei anni di lavoro come scienziato biomedico, che richiedevano prove empiriche e test formali di sicurezza prima di usare un rimedio, sono passati in secondo piano mentre cercavo potenziali cure da qualsiasi fonte riuscissi a trovare, che si trattasse di articoli scientifici o di folklore. Ero disposto a provare qualsiasi medicina sperimentale o tradizionale che potesse avere la possibilità di aiutare i miei genitori.

Fortunatamente mio padre si è ripreso. Non posso dire con certezza se qualcuno dei medicinali tradizionali che abbiamo usato lo abbia effettivamente aiutato a riprendersi. Ma come qualcuno la cui intera carriera scientifica si è concentrata sulla scoperta di nuovi farmaci da composti chimici presenti in natura, mi chiedevo se ci fosse una molecola nelle medicine tradizionali che abbiamo usato che potesse essere isolata e migliorata per curare il COVID-19.

Scienziati come me hanno cercato nuovi farmaci per varie malattie purificando i composti presenti in natura piuttosto che sintetizzando quelli completamente nuovi in ​​laboratorio. Dal COVID-19 alla resistenza agli antibiotici, penso che i successi passati e le nuove tecnologie indichino l'enorme potenziale per lo sviluppo di nuovi farmaci da prodotti naturali.

Lo sviluppo iniziale di farmaci prevedeva la ricerca di piante con proprietà medicinali. Da allora gli scienziati sono stati in grado di isolare i principi attivi che conferiscono proprietà medicinali ai prodotti naturali, come la morfina nei papaveri.

Caratteristica del prodotto naturale

Gli esseri umani si sono evoluti con il resto della natura nel tempo e l'accesso alla medicina è forse una delle interazioni più importanti che le persone continuano ad avere con il mondo naturale. Le analisi del DNA hanno mostrato che i primi esseri umani potrebbero aver trattato gli ascessi dentali con il pioppo, che contiene il principio attivo aspirina, e Penicillio Muffa che contiene la penicillina antibiotica.

I ricercatori nominano molecole come quelle che danno pioppo e Penicillio I loro effetti biologici sui prodotti naturali perché sono prodotti da organismi viventi come microbi, funghi, coralli e piante. Questi prodotti naturali si sono evoluti per essere strutturalmente "ottimizzati" per svolgere determinate funzioni biologiche, principalmente per scoraggiare i predatori o ottenere un vantaggio di sopravvivenza in un particolare ambiente e rispetto ad altri concorrenti.

Poiché i prodotti naturali sono già fatti per funzionare negli organismi viventi, questo li rende particolarmente attraenti come fonte per la scoperta di farmaci. Sebbene le proteine ​​possano apparire diverse in organismi diversi, molte hanno caratteristiche e funzioni strutturali simili tra le specie. Questo può aiutare a rendere più facile la ricerca di proteine ​​correlate che funzionano nelle persone.

Hall of Fame dei prodotti naturali

I prodotti naturali derivati ​​da microbi e piante sono la più grande risorsa per la scoperta di farmaci per la medicina moderna. Un esempio è la scoperta dell'antibiotico penicillina nel 1940 da Penicillio La muffa ha permesso ai medici di curare infezioni precedentemente fatali e ha iniziato l'era degli antibiotici.

A settembre 2019, oltre il 50% dei farmaci attualmente disponibili e approvati dalla FDA derivano direttamente o indirettamente da prodotti naturali. Uno dei farmaci più venduti degli ultimi due decenni, l'atorvastatina (Lipitor), è un farmaco anticolesterolo, derivato da un composto prodotto da un fungo. Penicillium stronzio. Dal 1992 al 2017, le vendite totali di atorvastatina negli Stati Uniti sono state di 94,67 miliardi di dollari.

La penicillina ha rivoluzionato la medicina.

Altri notevoli esempi di farmaci derivati ​​da prodotti naturali attualmente in uso includono l'amfotericina B antimicotica isolata dai batteri del suolo. Streptococco streptococcoIl taxolo chemioterapico, isolato dalla corteccia del tasso del Pacifico, e la ciclosporina immunosoppressiva, isolata dai funghi. Tulipocladium gonfio.

Credo che le cure sconosciute per una vasta gamma di disturbi si trovino sotto il nostro naso nei prodotti naturali. Nel gennaio 2021, la FDA ha approvato la voclosporina (Lupkynis) isolata dal fungo. Tulipocladium gonfioper curare il lupus; Recentemente, i ricercatori hanno studiato il cannabidiolo e altri composti della cannabis come un potenziale modo per prevenire o curare il COVID-19. La Food and Drug Administration statunitense non ha ancora autorizzato alcun farmaco contenente CBD per COVID-19.

Sfide nella scoperta di prodotti naturali

I ricercatori sono sempre più in grado di utilizzare nuove tecniche e metodi di screening per isolare prodotti naturali precedentemente sconosciuti. Lo screening dei prodotti naturali comporta in genere la ricerca in un'ampia libreria di estratti da fonti naturali. Il Natural Drug Discovery Center, che ho co-fondato con il mio collega David Sherman all'Università del Michigan, ad esempio, sta cercando potenziali bersagli farmacologici in una libreria di circa 50.000 estratti di prodotti naturali che contengono ciascuno da 30 a 50 molecole da testare.

Tuttavia, la scoperta di farmaci a base di prodotti naturali non è priva di sfide. Dagli anni '80, i prodotti naturali sono diminuiti a causa di una serie di sfide. Ciò include difficoltà nell'accesso a metodi di screening costosi e limitazioni nella tecnologia incapace di analizzare completamente la complessità dei prodotti naturali. Ci sono anche considerazioni ambientali e legali, come l'accesso sostenibile ai campioni e la conservazione della biodiversità. Le aziende farmaceutiche hanno ridotto i programmi di scoperta di farmaci basati su prodotti naturali e i finanziamenti federali scarseggiano a causa della redditività limitata.

Con la crescita della resistenza agli antibiotici, diventa sempre più urgente lo sviluppo di nuovi farmaci e l'uso più responsabile dei farmaci esistenti.

Trovare nuovi farmaci in natura

Spesso sono necessari nuovi farmaci per emergenze sanitarie senza precedenti come il COVID-19. Sono anche essenziali per le emergenze sanitarie iniziate molto prima della pandemia: la resistenza agli antibiotici.

Un rapporto del settembre 2017 dell'Organizzazione Mondiale della Sanità ha affermato che la resistenza agli antibiotici è un'emergenza sanitaria globale che metterebbe seriamente a repentaglio i progressi della medicina moderna. Se gli antibiotici attuali perdono la loro efficacia, gli interventi medici comuni come il taglio cesareo e le cure contro il cancro potrebbero diventare incredibilmente rischiosi. Il trapianto può diventare quasi impossibile. I microbi resistenti agli antibiotici sono stati la causa diretta di circa 1,27 milioni di morti nel 2019. Il costo del trattamento di solo sei dei 18 microbi che rappresentano una minaccia per la resistenza agli antibiotici è di oltre 4,6 miliardi di dollari all'anno nei soli Stati Uniti. La pandemia di COVID-19 ha invertito i precedenti progressi nell'affrontare questo problema, con un aumento del 15% delle infezioni resistenti agli antimicrobici dal 2019 al 2020. Al contrario, le infezioni resistenti agli antimicrobici sono diminuite del 27% dal 2012 al 2017. Tra le possibili cause Quindi questa inversione di tendenza la ripartizione è stata l'aumento dell'uso di antibiotici, la difficoltà a seguire le linee guida per il controllo delle infezioni e le degenze ospedaliere prolungate.

Secondo recenti stime, circa il 75% degli antibiotici approvati deriva da prodotti naturali. Ci sono migliaia di microrganismi nell'oceano che devono essere esplorati come potenziali fonti di farmaci candidati, per non parlare di tutti gli organismi sulla Terra. Nella ricerca di nuovi farmaci per combattere la resistenza agli antibiotici, i prodotti naturali potrebbero essere ancora la strada da percorrere.


Ashu Tripathi, Direttore, Centro di scoperta dei prodotti naturali; Assistente Professore/Ricerca in Chimica Medicinale, Università del Michigan

Questo articolo è stato ripubblicato da The Conversation con licenza Creative Commons. Leggi l'articolo originale.

Leggi di più

Informazioni sui prodotti farmaceutici e su come prepararli:

#returning #medicines #roots #nature #fill #drug #discovery #gaps

Lascia un commento

Il tuo indirizzo email non sarà pubblicato.