Manglende led i artsbevarelse:Farmaceuter, kemikere kunne vende strømmen til udryddelse af planter og dyr

Mens verden står over for tabet af et svimlende antal arter af dyr og planter til fare og udryddelse, har en videnskabsmand fra University of Michigan et presserende budskab:Kemikere og farmaceuter bør være nøglespillere i bestræbelserne på at bevare arter.

"Medicinsk kemi ekspertise er desperat nødvendig på frontlinjen af ​​udryddelse," sagde Timothy Cernak, assisterende professor i medicinsk kemi ved U-M College of Pharmacy. "Dyr dør med svimlende hastigheder, men det behøver de ikke. Moderne biovidenskab har opnået enorme gennembrud i behandlingen af ​​sygdomme hos mennesker, og den samme medicin og videnskaben bag dem kan anvendes i naturen."

Lokale og globale bestræbelser på at reducere miljøskader er i gang, men de er for langsomme til at redde de mange syge befolkninger i naturen, sagde han.

"Vi er midt i en masseudryddelse. Vi jagter massedøde rundt om i verden. Lavlandsgorillaer, argentinske pingviner, akikiki-fuglen på Hawaii, skildpadder i Florida. Listen fortsætter, og mange dyrebare planter er også hængende i en tråd," sagde han. "Så det er afgørende at bringe kraften fra moderne lægemidler og doseringsekspertise inden for medicinsk kemi ind i konserveringsbestræbelserne."

Cernak og et team af unge videnskabsmænd, herunder en lokal gymnasieelev, argumenterer for at etablere og pleje det nye område inden for konserveringsmedicin i en forskningsartikel offentliggjort i Journal of Medicinal Chemistry .

"Det er hard-core videnskab. Det bringer linsen af ​​medicinsk kemi og moderne lægemidler ind i samtalen for at redde andre arter," sagde Cernak. "Drifterne bag den nuværende masseudryddelse omfatter tab af habitat, global opvarmning og overhøst, men én specifik grundårsag - dyresygdomme - synes moden til intervention. Medicinsk kemi er denne intervention."

Cernak modtager i en af ​​mange roller og forskningsprojekter prøver af døde og syge arter fra hele verden. Ved at bruge de samme metoder og modeller, der bruges til at finde forbindelser, der virker mod menneskelig sygdom, tester hans laboratorium på U-M, som for nylig bragte en dyrlæge om bord, kemiske forbindelser på prøver for at se, hvilke der reagerer på sygdomsfremkaldende organismer. Et stort fokus er svamp, den største enkeltdræber af padder.

I deres papir foreslår forfatterne en ny rolle for kemi og farmaci på frontlinjen for at forhindre udryddelse. "En langsigtet løsning på masseudryddelse er at rette op på klimaændringer og tab af levesteder ved hjælp af nye teknologier og nye politikker. Som en forbinding på kort sigt er der brug for kemi i tjeneste for truede arter.

"Medicinske kemikere, der er interesseret i at forhindre udryddelse, opfordres til at tale med dyrepassere, skovbrugere, dyrlæger, entomologer, dyrelivsrehabilitatorer og naturplejere for at lære om udfordringerne og løsningerne, hvor konserveringsmedicin kan gøre en indvirkning, og for at dele deres visdom fra frontlinjen af ​​lægemiddelopdagelse ."

Cernak presser på for et nyt, slagkraftigt videnskabsområde.

"På det højere niveau er min mission at få farmaceutiske virksomheder til at være involveret i dette rum, og unge forskere ser dette som det felt, de ønsker at gå ind i - et felt, der ikke rigtig eksisterer på nuværende tidspunkt," sagde han. "Et mere umiddelbart mål er fundraising og mere forskning, efterhånden som feltet og værdien af ​​feltet etableres."

Fra dødelig svamp, der decimerer panamanske gyldne frøer, kræftsvulster, der dræber skildpadder, og de talrige skadedyr og sygdomme, der gør planter syge, såsom hemlock-træet, er der ingen mangel på udfordringer for konserveringsmedicin at tackle.

En af disse udfordringer kan være at forhindre en sygdom i at true folkesundheden.

"I januar døde 96 % af søløvehvalpene i Argentina i januar af fugleinfluenza. Hvis den når mennesker, hvad skal vi så gøre?" sagde Cernak. "Der er muligvis kun fem akikiki-sangfugle tilbage i naturen. De dør af malaria og kopper, sygdomme, der kan behandles hos mennesker."

At studere dyrelivssygdomme kunne også give kritiske indsigter til medicinske kemikere med fokus på menneskers sundhed, sagde han, og muligvis et nyt paradigme, hvor lægemiddeludvikling og doseringsforudsigelsesmodeller, som i øjeblikket trænes meget i farmakokinetik hos gnavere, kunne diversificeres.

"Problemet er, at for ofte er naturbeskyttelsesfolk, der forsøger desperat at behandle og redde svindende befolkninger, ikke udstyret med den nyeste farmaceutiske videnskab og værktøjer," sagde han. "I betragtning af de nuværende videnshuller ved de måske ikke, hvilket lægemiddel der virker bedst, eller hvad den rigtige dosis kan være for en truet dyreart."

At bringe kemikere og farmaceuter ind i bevaringsfolden er ikke beregnet til at formindske dyrlæger og bevaringsgrupper, men at blande deres erfaring og ekspertise og nå de samme mål om at redde liv - og økosystemet, sagde Cernak.

"Moderne medicin kunne forhindre udryddelse af truede arter. Dyresygdomme er en væsentlig drivkraft bag den nuværende masseudryddelse, men terapeutisk indgriben i ikke-menneskelige arter er stadig dårligt forstået," sagde han. "I zoologiske haver, botaniske haver og dyrerehabiliteringscentre kan mange sygdomme behandles, men forståelsen af ​​medicin til truede arter halter langt bagefter vores nuværende forståelse af human medicin."

I dette øjeblik forsker Cernaks laboratorium ikke kun i hurtigere og sikrere farmaceutisk udvikling for mennesker, men tester også de panamanske gyldne frøer, der er ramt af en svamp, der truer deres eksistens.

Cernak støtter Centers for Disease Control and Preventions koncept for One Health, som anerkender sammenhængen mellem menneskers, dyrs og miljøets sundhed.

"Vi ser på planter og dyr på samme måde," sagde han. "Konceptet med One Health Pharmacy - planter, mennesker og dyr - er, at vi behandler alle, der er syge eller trængte."

Cernaks laboratorium har avanceret brugen af ​​kunstig intelligens og anden teknologi til at fremskynde processen med opdagelse af lægemidler. Han sagde, at det kun øger mulighederne for at hjælpe dyr og planter før end senere.

"Strømlining af lægemiddel- og agrokemiske opdagelser med automatisering og kunstig intelligens vil sandsynligvis indlede en fremtidig æra med accelererede medicinske opfindelser, der er skræddersyet til specifikke patientpopulationer," skrev Cernak og team i deres papir.

"Selvom det stadig kan være årtier væk, kan man forestille sig en fremtid, hvor det er muligt at fodre en chatbot-prompts som, 'Opfind et enkeltdosis antiviralt middel til elefantendoteliotropisk herpesvirus med optimale farmakokinetiske egenskaber til asiatiske elefanter." Spændende anvendelser af medicinsk kemi på truede og truede arter begynder at give håb."

Flere oplysninger: Tesko Chaganti et al., Medicinal Chemistry Gone Wild, Journal of Medicinal Chemistry (2024). DOI:10.1021/acs.jmedchem.3c02334

Journaloplysninger: Journal of Medicinal Chemistry

Leveret af University of Michigan