שורש של Tripterygium wilfordii סלסטרול מיוצר בשורש של צמח המרפא המסורתי Tripterygium wilfordii. קרדיט: ניקולאי הנסן
לצמח מרפא סיני מסורתי יש פוטנציאל עצום כתרופה לירידה במשקל. עם זאת, בשל הרעילות הידועה לשמצה של הצמח, איש עדיין לא הצליח לנצל אותו ביעילות. חוקרים מאוניברסיטת קופנהגן לא רק מצאו את הנוסחה לייצור סינתטי של התרכובת – הם אפילו מצאו מתכון פשוט ובר קיימא באמצעות שמרים רגילים כמרכיב העיקרי.
בסין מלמדים ילדים להתרחק מהצמח הזה. הצמח, גפן אל הרעם (בסינית: 雷公藤), אשר בסין זכה לכינוי "שבעה צעדים למוות", הוא כל כך רעיל שאדם מסתכן במוות רק כמה צעדים לאחר צריכתו.
אבל למרות הקטלניות שלו, גפן אל הרעם (Tripterygium wilfordii) מסתיר משהו די מועיל גם לנו בני האדם. בתוך שורשיו, הצמח מייצר את התרכובת celastrol, חומר כימי בעל תכונות עוצמתיות נגד השמנת יתר.
ניסויים בעכברים בדיאטה עתירת שומן הראו שהעכברים שקיבלו celastrol עלו במשקל 45% פחות מקבוצת הביקורת. ניסויים עם תאים אנושיים הראו השפעות דומות.
איך התרופה עובדת
יש אנשים שמסוגלים לאכול הרבה מבלי לעלות במשקל כי חילוף החומרים שלנו יודע מתי אנחנו אוכלים הרבה ומפריש הורמונים מסוימים שגורמים לנו לשרוף יותר קלוריות. אחד ההורמונים הללו הוא לפטין.
אנשים הסובלים מעודף משקל הופכים עמידים ללפטין עקב ייצור יתר של ההורמון, מה שמוביל לדלקת בהיפותלמוס. כתוצאה מכך, הגוף אינו מקבל את האות. סלסטרול גורם מחדש לרגישות הגוף ללפטין.
ההשפעה נובעת מהעובדה שצלסטרול מפעיל מחדש את רגישות הגוף ללפטין, הורמון שאנשים הסובלים מעודף משקל הופכים לו עמידים בפניו. לפטין הוא אחד ההורמונים שגורמים לגוף לשרוף יותר קלוריות ובכך לווסת את המשקל.
כיצד ניתן לשים יד על החומר ה'טוב' ללא הרעילות הנלווית אליו בדרך כלל? זאת השאלה.
"מסיבות ברורות, אדם לא יכול פשוט לאכול את הצמח ולהפיק תועלת מהתרופה. אז מה אנחנו עושים? הבעיה בהפקת צלסטרול ממקור הטבע היא שקשה מאוד להפריד אותו משאר המולקולות הרעילות שהצמח מלא בהן. עד כה, לא הייתה שיטה יעילה להשיג זאת", אומר סוטיריוס קמפרניס, פרופסור במחלקה למדעי הצמח והסביבה.
יונג ז'או וסוטיריוס קמפרניס
יונג ג'או וסוטיריוס קמפרניס עם celastrol המיוצר בתאי שמרים קרדיט: יאו-טאו דואן
שמרים בתור 'אם פונדקאית'
בגישה לבעיה ביקש צוות המחקר מהמחלקה למדעי הצמח והסביבה למצוא דרך לייצר את החומר מבחינה ביוטכנולוגית. בראשותו של עוזר פרופסור יונג ג'או, החוקרים היו הראשונים למפות את המסלול עם כל 15 השלבים הביוכימיים שהצמח עובר כשהוא יוצר celastrol. שלבים אלה חיוניים לדעת על מנת ליצור מחדש את החומר באופן ביוסינתטי.
רעם אלוהים גפן
הצמח, גפן אל הרעם, אשר בלטינית נקרא Tripterygium wilfordii, נמצא בשימוש במשך אלפי שנים ברפואה הסינית המסורתית לטיפול בדלקת מפרקים שגרונית וכאמצעי מניעה.
הצמח גדל באזורים ההרריים של דרום סין, שם קוטפים אותו אספנים מקומיים. כך, בנוסף להיותו רעיל ביותר, קשה למצוא אותו.
"התרכובת מופקת משורש הצמח. ולצמח לוקח לפחות שלוש שנים לגדול מספיק כדי שייקצר אותו. לכן יש להקריב צמח שלם כדי לרכוש את התרופה. אז זו לא דרך ברת קיימא", מציין סוטיריוס קמפרניס.
"גילינו כיצד המפעל יוצר celastrol על ידי מציאת כל השלבים בתהליך הייצור. זה אומר שאנחנו יכולים לקחת את הגנים והאנזימים שיוצרים את החומר ולהכניס אותם לאורגניזם אחר שאינו מייצר חומרים רעילים. וזה מה שעשינו עם שמרים", אומר יונג ג'או.
החוקרים הצליחו לייצר celastrol סינתטי במיכל עם שמרים רגילים ששימש כאורגניזם מארח שבתוכו הופק החומר.
"תאר לעצמך, אתה רק צריך להאכיל את מולקולת הסלסטרול בסוכר שולחן, ועל ידי כך, אתה מקבל תרכובת שהיא כמעט בצורה טהורה ללא התרכובות הרעילות שמגיעות איתה אחרת בטבע. התהליך פשוט ויעיל – לוקח רק כשבוע עד לקבלת התוצר הסופי. וזה מתרחש ללא הממיסים או הזרזים הרעילים המשמשים בדרך כלל בסינתזות כימיות. אני מאמין שיש כאן פוטנציאל עצום", אומר סוטיריוס קמפרניס.
צלסטרול מבודד
צלסטרול מבודד מיוצר על ידי מעבדת קמפרניס. Celastrol הוא מטבוליט צמח מורכב עם צבע אדמדם. קרדיט: יונג ג'או
השיטה הירוקה והיחידה ביותר
כיום, רוב התרופות נוצרות באמצעות סינתזה המבוססת על פטרוכימיקלים המבוססים על נפט גולמי. והדרכים המסורתיות לפיתוח תרופות סינתטיות הן למעשה אפילו לא אופציה, כפי שמסביר יונג ג'או:
"מכיוון שמולקולת הסלסטרול כל כך מורכבת, יש כיום רק שיטות סינתזה כימיות מאוד לא יעילות שאינן ישימות לייצור בקנה מידה גדול. אז השיטה שלנו היא לא רק שיטה ירוקה – היא גם השיטה האמיתית היחידה שקיימת".
החוקרים מציינים כי השמרים נמצאים בשימוש נרחב בתעשיית הביוטק, שם מוצאים את כל הידע והתשתית הדרושים לייצור סלסטרול בקנה מידה גדול.
"בדיוק בגלל זה בחרנו להשתמש בשמרים כאורגניזם. בעוד שאנשי אקדמיה מפתחים את הטכנולוגיה, חשוב שהיא תגיע בצורה שימושית לתעשייה, שבה ניתן לפתח את הטכנולוגיה עוד יותר כדי לייצר מוצרים שיכולים לעזור לכולנו", אומר Sotirios Kampranis.
השלב הבא הוא חקירה מדוקדקת יותר של הפוטנציאל של התרופה לטיפול בהשמנת יתר בבני אדם. החוקרים משערים שטיפול פוטנציאלי יכול להיעשות עם celastrol לבד או בשילוב עם טיפולים אחרים.
"לדוגמה, אפשר לדמיין טיפול שבו celastrol משולב עם תרופות אחרות נגד השמנת יתר כדי להשיג אפקט חזק יותר. כי ככל שיותר מטרות בגוף נפגעות, כך ייטב. ואכן, לעתים קרובות רואים אפקט סינרגטי כאשר מספר סוכנים פועלים בו זמנית. אבל כאן, כמובן, תעשיית התרופות חייבת להשתלט עליה", אומר יונג ז'או.
החוקרים מאחורי המחקר הם: יונג ז'או, ניקולאי ל. הנסן, יאו-טאו דואן, מירה פראסד, מוחמד ס. מוטוויה, בירגר ל. מולר, איריני פטראקי, דן סטארק, סורן בק, קארל מיטטין וסוטיריוס סי קמפרניס, כולם מהמחלקה למדעי הצמח והסביבה והמחלקה לעיצוב תרופות ופרמקולוגיה באוניברסיטת קופנהגן.
אוניברסיטת קופנהגן הגישה בקשה לפטנט על ההמצאה וכיום היא מנהלת מגעים עם שותפים פוטנציאליים על מסחור השיטה.
הפרויקט נתמך על ידי קרן נובו נורדיסק.
